应变片单臂电桥原理电路
金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较实验
金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较实验一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应工作原理和性能, 比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度，得出相应的结论。
二、基本原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：ΔR／R＝Kε式中：ΔR／R 为电阻丝电阻相对变化，K 为应变灵敏系数,ε=ΔL/L 为电阻丝长度相对变化。
金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位受力状态变化。
电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。
对单臂电桥输出电压Uo= EKε/4。
半桥测量电路中，不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善。
当应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压U o＝EKε／2。
全桥测量电路中，将受力方向相同的两应变片接入电桥对边，相反的应变片接入电桥邻边。
当应变片初始阻值：R1＝R2＝R3＝R4，其变化值ΔR1＝ΔR2＝ΔR3＝ΔR4时，其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到改善。
其桥路输出电压U o＝KE ε。
三、需用器件与单元：主机箱(±4V、±15V、电压表)、应变式传感器实验模板、托盘砝码。
四、实验步骤：应变传感器实验模板简介：实验模板中的R1、R2、R3、R4 为应变片，没有文字标记的5 个电阻符号下面是空的，其中4 个组成电桥模型是为实验者组成电桥方便而设，图中的粗黑曲线表示连接线。
应变式传感器（电子秤传感器）已装于应变传感器模板上。
传感器中的4片应变片和加热电阻已连接在实验模板左上方的R1、R2、R3、R4 和加热器上。
传感器左下角应变片为R1；右下角为R2；右上角为R3；左上角为R4。
当传感器托盘支点受压时，R1、R3 阻值增加，R2、R4 阻值减小，可用四位半数显万用表2K 电阻档进行测量判别。
传感器原理,,单臂桥实验报告
传感器原理,,单臂桥实验报告单臂半桥全桥传感器实验报告实验一金属箔式应变片――单臂电桥性能实验一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。
二、基本原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：ΔR／R ＝Kε，式中ΔR／R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数，ε=Δl/l为电阻丝长度相对变化，金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位受力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。
对单臂电桥输出电压Uo1= EKε/4。
图1-1 应变式传感器安装示意图三、需用器件与单元：应变式传感器实验模板、应变式传感器－电子秤、砝码、数显表、±15V电源、±4V电源、万用表（自备）。
四、实验步骤：1．根据图（1-1）应变式传感器（电子秤）已装于应变传感器模板上。
传感器中各应变片已接入模板的左上方的R1、R2、R3、R4。
加热丝也接于模板上，可用万用表进行测量判别，R1＝R2＝R3＝R4＝350Ω，加热丝阻值为50Ω左右。
2．接入模板电源±15V（从主控台引入），检查无误后，合上主控台电源开关，将实验模板调节增益电位器RW3顺时针调节大致到中间位置，再进行差动放大器调零，方法为将差放的正负输入端与地短接，输出端与主控台面板上数显表电压输入端Vi相连，调节实验模板上调零电位器RW4，使数显表显示为零（数显表的切换开关打到2V档）。
关闭主控箱电源（注意：当Rw3、Rw4的位置一旦确定，就不能改变。
一直到做完实验三为止）。
3．将应变式传感器的其中一个电阻应变片R1（即模板左上方的R1）接入电桥作为一个桥臂与R5、R6、R7接成直流电桥（R5、R6、R7模块内已接好），接好电桥调零电位器RW1，接上桥路电源±4V（从主控台引入），此时应将±4地与±15地短接。
练习一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验实验目的
实验三十六 金属箔式应变实验练习一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验一、 实验目的了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。
二、 基本原理：金属丝在外力作用下发生机械形变时，其电阻值会发生变化，这就是金属的电阻应变效应。
金属的电阻表达式为： SlR ρ= （1） 当金属电阻丝受到轴向拉力F 作用时，将伸长l ∆，横截面积相应减小S ∆，电阻率因晶格变化等因素的影响而改变ρ∆，故引起电阻值变化R ∆。
对式（1）全微分，并用相对变化量来表示，则有：ρρ∆+∆-∆=∆S S l l R R （2） 式中的ll ∆为电阻丝的轴向应变，用ε表示，常用单位με（1με=1×m mm m610-）。
若径向应变为r r∆，电阻丝的纵向伸长和横向收缩的关系用泊松比μ表示为）（l l r r∆-=∆μ，因为SS ∆=2（rr ∆），则（2）式可以写成：llk l l l l l l R R ∆=∆∆∆++=∆++∆=∆02121）（）（ρρμρρμ （3） 式（3）为“应变效应”的表达式。
0k 称金属电阻的灵敏系数，从式（3）可见，0k 受两个因素影响，一个是（1+μ2），它是材料的几何尺寸变化引起的，另一个是）（ρερ∆，是材料的电阻率ρ随应变引起的（称“压阻效应”）。
对于金属材料而言，以前者为主，则μ210+≈k ，对半导体，0k 值主要是由电阻率相对变化所决定。
实验也表明，在金属丝拉伸比例极限内，电阻相对变化与轴向应变成比例。
通常金属丝的灵敏系数0k =2左右。
用应变片测量受力时，将应变片粘贴于被测对象表面上。
在外力作用下，被测对象表面产生微小机械变形时，应变片敏感栅也随同变形，其电阻值发生相应变化。
通过转换电路转换为相应的电压或电流的变化，根据（3）式，可以得到被测对象的应变值ε，而根据应力应变关系εσE = （4）式中 ζ——测试的应力； E ——材料弹性模量。
可以测得应力值ζ。
通过弹性敏感元件，将位移、力、力矩、加速度、压力等物理量转换为应变，因此可以用应变片测量上述各量，从而做成各种应变式传感器。
金属箔式应变片与电桥测量电路
金属箔式应变片与电桥测量电路实验一金属箔式应变片与电桥测量电路本实验包含两个部分:(1) 单臂电桥说明金属箔式应变片及单臂直流电桥的原理和工作情况，(2) 单臂、半桥、全桥特性比较。
实验1.1 单臂电桥一、实验原理:况。
本实验说明金属箔式应变片及单臂直流电桥的原理和工作情应用应变片测试时，应变片牢固地粘贴在被测件表面上。
当被测件受力变形时，应变片的敏感栅随同变形，电阻值也发生相应的变化。
通过测量电路，将其转换为电压或电流信号输出。
电桥电路是非电量电测最常用的一种方法。
当电桥平衡时，即 R1=R2 、R3=R4 ，电桥输出为零。
在桥臂 R1 、 R2 、 R3 、 R4 中，电阻的相对变化分别为? R1/R1 、? R/R 、? R2 , R2 、? R/3R3 、? R4/R4 。
桥路的输出与当使用一个应变片时，当使用二片应变片时，如二片应变片工作，差动状态。
则有用四片应变片组成二个差动对工作，R1=R1=R3,R4=R ，于是，所以，由此可知，单臂，半桥，全桥电路的灵敏度依次增大。
二、实验所需部件直流稳压电源、电桥、差动放大器、测微头，电压表(毫伏表)三、实验步骤1. 按图 1 所示将全部部件连接其中差动放大器和毫伏表使用前都要调零，(电压表可不必调零)。
毫伏表放在500mV 一挡比较合适，图1 电桥电路连接2. 将差动放大器调零方法是用导线正负输入端连接起来，然后将输出端接到毫伏表的输人端，调整差动胶大器的增益旋钮，使增益尽可能大，同时调整差动放大器上的调零按钮，使毫伏表指示到零，调好后旋钮就不可再动。
3. 确认接线无误时开启电源4. 在测微头离开悬臂梁，悬臂梁处于水平状态的情况下，通过调整电桥平衡电位器，系统愉出为零。
5. 装上侧微头，调整到系统输出为零，此时测微头读数为梁处于水平位置( 自由状态)，然后向上旋动测微头，从此位置开始，记下梁的位移与电压表指示值，继续往下悬臂梁，一直到水平下 7 一 8mm为止，并记下对应位置的电压表的值。
应变片单臂电桥性能实验
塔里木大学课程实验报告它是指电阻应变片在单位应变作用下所产生的电阻的相对变化量。
(1)、金属导体的应变灵敏度K：主要取决于其几何效应；可取（1—5）其灵敏度系数为：k=金属导体在受到应变作用时将产生电阻的变化，拉伸时电阻增大，压缩时电阻减小，且与其轴向应变成正比。
金属导体的电阻应变灵敏度一般在2左右。
(2)、半导体的应变灵敏度：主要取决于其压阻效应；dR/R<≈dρ⁄ρ。
半导体材料之所以具有较大的电阻变化率，是因为它有远比金属导体显著得多的压阻效应。
在半导体受力变形时会暂时改变晶体结构的对称性，因而改变了半导体的导电机理，使得它的电阻对变化，K为应变灵敏系数,ε=ΔL/L为电阻丝长度相对变化。
5、测量电路为了将电阻应变式传感器的电阻变化转换成电压或电流信号，在应用中一般采用电桥电路作为其测量电路。
电桥电路具有结构简单、灵敏度高、测量范围宽、线性度好且易实现温度补偿等优点。
能较好地满足各种应变测量要求，因此在应变测量中得到了广泛的应用。
电桥电路按其工作方式分有单臂、双臂和全桥三种，单臂工作输出信号最小、线性、稳定性较差；双臂输出是单臂的两倍，性能比单臂有所改善；全桥工作时的输出是单臂时的四倍，性能最好。
因此，为了得到较大的输出电压信号一般都采用双臂或全桥工作。
基本电路如图1—2（a）、（b）、（c）所示。
（a）单臂（b）半桥（c）全桥图1—2 应变片测量电路（a）、单臂Uo＝U①－U③＝〔(R1＋△R1)／(R1＋△R1＋R5)－R7／(R7＋R6)〕E＝｛〔（R7＋R6）（R1＋△R1）－R7（R5＋R1＋△R1）〕／〔（R5＋R1＋△R1）（R7＋R6）〕｝E 设R1＝R5＝R6＝R7，且△R1／R1＝ΔR／R＜＜1，ΔR／R＝Kε，K为灵敏度系数。
则Uo≈(1／4)(△R1／R1)E＝(1／4)(△R／R)E＝(1／4)KεE(b)、双臂(半桥)同理:Uo≈(1／2)(△R／R)E＝(1／2)KεE(C)、全桥同理:Uo≈(△R／R)E＝KεE6、箔式应变片单臂电桥实验原理图图1—3 应变片单臂电桥性能实验原理图图中R5、R6、R7为350Ω固定电阻，R1为应变片； R W1和R8组成电桥调平衡网络，E 为供桥电源±4V。
金属箔式应变片――单臂电桥性能实验
实验1 金属箔式应变片――单臂电桥性能实验一、实验目的：1、了解金属箔式应变片的应变效应2、单臂电桥工作原理和性能。
二、基本原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：ΔR／R＝Kε式中ΔR／R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数,ε=Δl/l为电阻丝长度相对变化，金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位受力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。
，对单臂电桥输出电压U o1= EKε/4。
三、需用器件与单元：应变式传感器实验模板、应变式传感器－电子秤、砝码、数显表、±15V电源、±4V 电源、万用表（自备）。
四、实验步骤：1、根据图（1－1）应变式传感器（电子秤）已装于应变传感器模板上。
传感器中各应变片已接入模板的左上方的R1、R2、R3、R4。
加热丝也接于模板上，可用万用表进行测量判别，R 1＝R2＝R3＝R4＝350Ω，加热丝阻值为50Ω左右图1－1 应变式传感器安装示意图2、接入模板电源±15V（从主控台引入），检查无误后，合上主控台电源开关，将实验模板调节增益电位器R W3顺时针调节大致到中间位置，再进行差动放大器调零，方法为将差放的正负输入端与地短接，输出端与主控台面板上数显表输入端V i相连，调节实验模板上调零电位器R W4，使数显表显示为零（数显表的切换开关打到2V 档）。
关闭主控箱电源（注意：当R w3、R w4的位置一旦确定，就不能改变。
一直到做完实验为止）。
3、将应变式传感器的其中一个电阻应变片R1（即模板左上方的R1）接入电桥作为一个桥臂与R5、R6、R7接成直流电桥（R5、R6、R7模块内已接好），接好电桥调零电位器R W1，接上桥路电源±4V（从主控台引入）如图1－2所示。
检查接线无误后，合上主控台电源开关。
应变片单臂半桥全桥性能比较实验
应变片全桥性能实验4保持在单臂 实验壮态不变的情况下：
• 半桥实验的电压表读数是单臂实验电压表 读数的两倍。
• 全桥实验的电压表读数是半桥实验电压表 读数的4倍。
实验报告
• A.在一个座标中根据实验数据描绘单臂、 半桥、全桥实验的曲线。
(a) 丝式应变片
应变片结构图
(b) 箔式应变片
（a）单臂
（b）半桥 应变片测量电路
（c）全桥
应变片测量原理图
• 在差动放大器增益相同的情况下：半桥电压表读 数是单臂的两倍，全桥电压表读数是单臂的四倍。 因此在整个实验过程中都要保持放大器增益不变。
• 单臂：在应变片测量原理图中R1、R2、R3为固 定电阻，RX为金属箔式应变片。
• 半桥：在应变片测量原理图中R1、R2、为固定电 阻，R3、RX为金属箔式应变片。R3与RX符号相 反。
• 全桥：在应变片测量原理图中R1、R2、R3、RX 全为金属箔式应变片。全桥实验时图中四个电阻 均为金属箔式应变片，接线时两相邻的应变片的 位置符号相反，对应位置的应变片符号相同。
实验步骤：
中。 • 4、关闭电源，取下法码。
应变片单臂电桥实验接线示意图
半桥实验：
• 1、按图接线。 • 2、用RW1调零(增益RW3和放大器调
零RW4保持在单臂实验壮态不变) 。 • 3、依次放法码读取数据填于表中。 • 4、关闭电源，取下法码。
应变片半桥实验接线示意图
全桥实验：
• 1、按图接线。 • 2、用RW1调零(增益RW3和放大器调
• B.说明单臂、半桥、全桥实验的曲线 的斜率为什么不同。
• • 差动放大器调零接线示意图
实验一应变片单臂电桥性能实验
实验一应变片单臂电桥性能实验一、实验目的：了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。
二、基本原理：电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。
一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。
此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将弹性元件的变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。
它可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。
1、应变片的电阻应变效应 所谓电阻应变效应是指具有规则外形的金属导体或半导体材料在外力作用下产生应变而其电阻值也会产生相应地改变，这一物理现象称为“电阻应变效应”。
以圆柱形导体为例：设其长为：L、半径为r、材料的电阻率为ρ时，根据电阻的定义式得（1—1）当导体因某种原因产生应变时，其长度L、截面积A和电阻率ρ的变化为dL、dA、dρ相应的电阻变化为dR。
对式（1—1）全微分得电阻变化率 dR/R为：（1—2）式中：dL/L为导体的轴向应变量εL; dr/r为导体的横向应变量εr由材料力学得：εL= - μεr (1—3)式中：μ为材料的泊松比，大多数金属材料的泊松比为0.3～0.5左右；负号表示两者的变化方向相反。
将式（1—3）代入式（1—2）得：（1—4）式（1—4）说明电阻应变效应主要取决于它的几何应变（几何效应）和本身特有的导电性能（压阻效应）。
2、应变灵敏度它是指电阻应变片在单位应变作用下所产生的电阻的相对变化量。
(1)、金属导体的应变灵敏度K：主要取决于其几何效应；可取（1—5）其灵敏度系数为：K=金属导体在受到应变作用时将产生电阻的变化，拉伸时电阻增大，压缩时电阻减小，且与其轴向应变成正比。
金属导体的电阻应变灵敏度一般在2左右。
(2)、半导体的应变灵敏度：主要取决于其压阻效应；dR/R<≈dρ⁄ρ。
金属箔式应变片单臂电桥性能实验
金属箔式应变片单臂电桥性能实验实验说明本实验旨在通过金属箔式应变片单臂电桥性能实验，研究电桥电路中各元件间的关系，探究电阻的特性，进一步探究应变片的工作原理并且熟悉应变测量方法。
此外，本实验还将研究如何使用电桥进行精密测量。
实验原理单臂电桥，也被称为无支艺电桥，由一个已知阻值的电阻R和一个未知电阻R1构成。
它的基本原理是，将一个电阻R分配给两个不同的分支，使得其分配到有外力作用的应变片分支的反向热电信号和环境温度变化的电动势的影响相互抵消，从而产生一个感到应变片的应变反应信号。
为了使电桥的输出接近于0，可以通过调节电阻R的数值来确定电桥失配电阻R1未知数的大小。
因此，单臂电桥通常用于测量很小的电阻值和形状不规则的物体的应变值。
在本实验中，我们使用金属箔式应变片作为测量对象。
金属箔式应变片是一种能够反映物体应变状态的材料。
在物体发生形变时，应变片会随之发生微小的变形，从而改变电阻。
这种特性可以被用来制作应变检测器，如应变计。
应变计的应用范围非常广泛，比如用于测量建筑物的位移和金属结构的应力变化等。
实验材料和仪器1. 金属箔式应变片2. 八个10kΩ电阻3. 成品提供电桥电路板4. 万用表5. 直流电源单元实验步骤1. 根据电桥电路板上的布置图连接电桥电路。
接线过程如下所示：a. 将电阻1-4固定在电路板上b. 在电路板的中央位置放置Msp（金属箔式应变片）。
c. 用导线连接电路板上的两个端点，将万用表设置为电阻测试模式，在电路板上测量电桥的失配电阻R1。
d. 调整电阻R的数值使得万用表的读数最小。
如果万用表的读数仍然不为0，则通过调整电源电压的数值进行微调。
2. 在电路板上记录测量结果，并记录Msp上施加的应变值。
3. 重复步骤1和步骤2，至少连续测量10组数据。
结果分析在本实验中，通过分析电桥电路板上的布置图，我们成功地搭建了金属箔式应变片单臂电桥电路，并使用万用表和直流电源单元来测试电桥的响应情况。
实验一 应变片单臂、半桥、全桥实验
实验一金属箔式应变片——单臂、半桥、全桥性能实验一、实验目的:了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。
比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度，得出相应的结论。
二、基本原理:电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：ΔR/R=Kε式中ΔR/R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数，ε=ΔL/L为电阻丝长度相对变化，金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位受力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反应了相应的受力状态。
对单臂电桥输出电压U01=EKε/4。
当两片应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压U02=EK/ε2。
全桥测量电路中其桥路输出电压U03=KEε。
其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到改善。
三、需用器件与单元：应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码、数显表、±15V电源、±4V电源、万用表(自备)。
四、实验步骤：1、根据图(1-1)应变式传感器已装于应变传感器模板上。
传感器中各应变片已接入模板的左上方的R1、R2、R3、R4。
加热丝也接于模板上，可用万用表进行测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω，加热丝阻值为50Ω左右。
图1-1 应变式传感安装示意图2、接入模板电源±15V(从主控箱引入)，检查无误后，合上主控箱电源开关，将实验模板调节增益电位器R w3顺时针调节大致到中间位置，再进行差动放大器调零，方法为将差放的正、负输入端与地短接，输出端与主控箱面板上数显表电压输入端Vi相连，调节实验模板上调零电位器RW4，使数显表显示为零(数显表的切换开关打到2V档)。
关闭主控箱电源。
3、将应变式传感器的其中一个应变片R1(即模板左上方的R1)接入电桥作为一个桥臂与R5、R6、R7接成直流电桥(R5、R6、R7模块内已连接好)，接好电桥调零电位器R w1，接上桥路电源±4V(从主控箱引入)如图1-2所示。
(完整版)应变片单臂电桥性能实验
塔里木大学课程实验报告姆）重量（g）0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200电阻R4（欧姆）350.82350.81350.80350.78350.77350.75350.74350.72350.71350.69350.682.差分放大器调零算法描述及实验步骤1、应变片的电阻应变效应所谓电阻应变效应是指具有规则外形的金属导体或半导体材料在外力作用下产生应变而其电阻值也会产生相应地改变，这一物理现象称为“电阻应变效应”。
以圆柱形导体为例：设其长为：L、半径为r、材料的电阻率为ρ时，根据电阻的定义式得（1—1）当导体因某种原因产生应变时，其长度L、截面积A和电阻率ρ的变化为dL、dA、dρ相应的电阻变化为dR。
对式（1—1）全微分得电阻变化率 dR/R为：（1—2）式中：dL/L为导体的轴向应变量εL; dr/r为导体的横向应变量εr由材料力学得：εL= - μεr (1—3) 式中：μ为材料的泊松比，大多数金属材料的泊松比为0.3～0.5左右；负号表示两者的变化方向相反。
将式（1—3）代入式（1—2）得：（1—4）式（1—4）说明电阻应变效应主要取决于它的几何应变（几何效应）和本身特有的导电性能（压阻效应）。
2、应变灵敏度它是指电阻应变片在单位应变作用下所产生的电阻的相对变化量。
(1)、金属导体的应变灵敏度K：主要取决于其几何效应；可取（1—5）其灵敏度系数为：k=金属导体在受到应变作用时将产生电阻的变化，拉伸时电阻增大，压缩时电阻减小，且与其轴向应变成正比。
金属导体的电阻应变灵敏度一般在2左右。
(2)、半导体的应变灵敏度：主要取决于其压阻效应；dR/R<≈dρ⁄ρ。
半导体材料之所以具有较大的电阻变化率，是因为它有远比金属导体显著得多的压阻效应。
在半导体受力变形时会暂时改变晶体结构的对称性，因而改变了半导体的导电机理，使得它的电阻率发生变化，这种物理现象称之为半导体的压阻效应。
金属箔式应变片单臂电桥性能实验报告
南京信息工程大学传感器实验(实习)报告实验(实习)名称金属箔式应变片单臂电桥性能实验实验(实习)日期12.2得分指导老师系专业班级姓名学号实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。
实验内容：基本原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：ΔR／R＝Kε式中：ΔR／R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数,ε=ΔL/L为电阻丝长度相对变化。
金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位受力状态变化。
电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。
对单臂电桥输出电压U o1= EKε/4。
需用器件与单元：主机箱(±4V、±15V、电压表)、应变式传感器实验模板、托盘、1位数显万用表（自备）。
砝码、42图1 应变片单臂电桥性能实验安装、接线示意图实验步骤：应变传感器实验模板说明：实验模板中的R1、R2、R3、R4为应变片，没有文字标记的5个电阻符号下面是空的，其中4个组成电桥模型是为实验者组成电桥方便而设，图中的粗黑曲线表示连接线。
1、根据图1〔应变式传感器（电子秤传感器）已装于应变传感器模板上。
传感器中4片应变片和加热电阻已连接在实验模板左上方的R1、R2、R3、R4和加热器上。
传感器左下角应变片为R1；右下角为R2；右上角为R3；左上角为R4。
当传感器托盘支点受压时，R1、R3阻值增加，R2、R4阻值减小，可用四位半数显万用进行测量判别。
常态时应变片阻值为350Ω，加热丝电阻值为50Ω左右。
〕安装接线。
2、放大器输出调零：将图1实验模板上放大器的两输入端口引线暂时脱开，再用导线将两输入端短接(V i＝0)；调节放大器的增益电位器R W3大约到中间位置(先逆时针旋到底，再顺时针旋转2圈)；将主机箱电压表的量程切换开关打到2V档，合上主机箱电源开关；调节实验模板放大器的调零电位器R W4，使电压表显示为零。
应变片单臂桥实验报告
一、实验目的1. 理解应变片的工作原理和特性。
2. 掌握应变片单臂电桥的构成和原理。
3. 通过实验验证应变片单臂电桥的线性度、灵敏度等性能指标。
4. 学习应变片在力学测量等领域的应用。
二、实验原理应变片是一种将机械应变转换为电阻变化的传感器。
其基本原理是，当应变片受到外力作用时，其长度、截面积和电阻率发生变化，从而导致电阻值发生变化。
应变片单臂电桥是利用应变片将机械应变转换为电阻变化，并通过电桥电路放大并转换为电压信号的一种测量方法。
实验中使用的应变片为金属箔式应变片，其电阻值随应变的变化而变化。
单臂电桥电路由应变片、电阻R1、R2、R3和直流电源E组成。
当应变片受到拉伸或压缩时，其电阻值发生变化，导致电桥电路的输出电压发生变化。
三、实验仪器与设备1. 金属箔式应变片2. 单臂电桥电路3. 直流电源4. 数字电压表5. 静态拉伸装置6. 计算机及数据采集软件四、实验步骤1. 将应变片粘贴在静态拉伸装置上，确保粘贴牢固。
2. 按照电路图连接应变片单臂电桥电路，将应变片作为电桥的一个桥臂，其余三个桥臂由电阻R1、R2、R3组成。
3. 打开直流电源，调节电源电压至合适值。
4. 使用数字电压表测量电桥输出电压。
5. 逐渐增加拉伸装置的拉伸力，记录应变片电阻值和电桥输出电压的变化。
6. 将实验数据输入计算机，使用数据采集软件进行数据处理和分析。
五、实验结果与分析1. 线性度分析通过实验数据，绘制应变片电阻值与电桥输出电压的关系曲线。
根据曲线斜率，计算应变片单臂电桥的线性度。
实验结果表明，应变片单臂电桥具有良好的线性度。
2. 灵敏度分析根据应变片电阻值的变化量，计算电桥输出电压的变化量。
根据变化量，计算应变片单臂电桥的灵敏度。
实验结果表明，应变片单臂电桥具有较高的灵敏度。
3. 温度特性分析在实验过程中，对应变片单臂电桥的温度特性进行观察。
实验结果表明，应变片单臂电桥的温度特性较好，输出电压随温度的变化较小。
实验2电阻式传感器单臂桥、双臂桥、全桥比较
实验二金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较
一、实验目的：比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度，得出相应的结论。
二、原理：（1）不同受力方向的两片应变片接入电桥作为邻边，
电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善。
当两片应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压U02=EK/ε2。
（2）全桥测量电路中，将受力性质相同的两应变片接入电桥对边，不同的接入邻边，当应变片初始阻值：R1= R2= R3=R4，其变化值ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4时，其桥路输出电压U03=KEε。
其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到改善。
三、需元件与单元，同实验一
四、实验步骤：同实验一：1）阻值测量；2）差动运放调零；3）电桥调零。
接线图见1-2、1-3
根据实验所得的单臂、半桥和全桥输出时的灵敏度和非线性度，从理论上进行分析比较。
阐述理由(注意：实验一、二的放大器增益必须相同)。
图1-2 半桥电路图
图1-3 全桥电路图
五、思考题：某工程技术人员在进行材料拉力测试时在棒材上贴了两组应变片，如何利用这四片电阻应变片组成电桥，是否需要外加电阻。
图1-4 应变式传感器受拉时传感器圆周面展开图。
实验一 单臂电桥性能实验
实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。
二、基本原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：式中为电阻丝电阻的相对变化，为应变灵敏系数，为电阻丝长度相对变化，金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位的受力状态变化，电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。
单臂电桥输出电压O1。
三、需用器件与单元：应变式传感器实验模块、应变式传感器、砝码、数显表（主控台上电压表）、±15V电源、±4V电源、万用表（自备）。
四、实验步骤：1、检查应变传感器的安装根据图1-1应变式传感器已装于应变传感器模块上。
传感器中各应变片已接入模块的左上方的R1、R2、R3、R4。
加热丝也接于模块上，可用万用表进行测量判别，各应变片初始阻值R1= R2= R3= R4=350Ω，加热丝初始阻值为50Ω左右。
2、差动放大器的调零首先将实验模块调节增益电位器Rw3顺时针到底（即此时放大器增益最大。
然后将差动放大器的正、负输入端相连并与地短接，输出端与主控台上的电压表输入端Vi相连。
检查无误后从主控台上接入模块电源±15V以及地线。
合上主控台电源开关，调节实验模块上的调零电位器Rw4，使电压表显示为零（电压表的切换开关打到2V档）。
关闭主控箱电源。
（注意： Rw4的位置一旦确定，就不能改变，一直到做完实验为止）3、电桥调零适当调小增益Rw3（顺时针旋转3-4圈，电位器最大可顺时针旋转5圈），将应变式传感器的其中一个应变片R1（即模块左上方的R1）接入电桥作为一个桥臂与R5、R6、R7接成直流电桥（R5、R6、R7模块内已连接好，其中模块上虚线电阻符号为示意符号，没有实际的电阻存在），按图1-2完成接线，接上桥路电源±4V（从主控箱引入），同图1-2 应变式传感器单臂电桥实验接线图时，将模块左上方拨段开关拨至左边“直流”档（直流档和交流档调零电阻阻值不同）。
国家开放大学-传感器与测试技术-实验一金属箔式应变片一电桥性能实验
实验一金属箔式应变片一电桥性能实验一、实验目的1、了解金属箔式应变片的应变效应，电桥工作原理、基本结构及应用。
2、比较单臂、半桥、全桥输出的灵敏度和非线性度，得出相应结论。
3、了解温度对应变测试系统的影响以及补偿方法。
4、掌握应变片在工程测试中的典型应用。
二、基本原理电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应。
描述电阻应变效应的关系式为：△R/R =kε式中：△R/R 为电阻丝电阻相对变化，k 为应变灵敏系数，ε=△L／L 为电阻丝长度相对变化。
同时，由于应变片敏感栅丝的温度系数的影响，以及应变栅线膨胀系数与被测试件的线膨胀系数不一致，产生附加应变，因此当温度变化时，在被测体受力状态不变时，由于温度影响，输出会有变化。
金属箔式应变片是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位受力状态变化。
电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。
对单臂电桥输出电压 U01=EKε/4。
当应变片阻值和应变量相同时，半桥输出电压 U02=EKε/2。
全桥输出电压 U03=EK ε，其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性度和温度误差均得到改善。
三、需用器件与单元应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码（每只约 20g)、数显表、±15V 电源、±4V 电源、万用表。
四、实验方法与步骤(一）应变传感器实验模板电路调试及说明1、实验模板说明实验模板如图 1.1 所示，Ri、R2、Ra、R4 为应变片，没有文字标记的 5 个电阻符号下面是空的，其中 4 个组成电桥模型是为实验者组成电桥方便而设，图中的粗红曲线表示连接线。
根据图 1. 1 应变式传感器（电子秤传感器）已装于应变传感器模板上。
传感器中 4 片应变片和加热电阻已连接在实验模板左上方的 R1、R2、Ra、R4 和加热器上。
传感器左下角应变片为 R1; 右下角为 R4;右上角为 Ra、左上角为 R2。
检测技术实验报告
实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验一、实验目的了解金属箔式应变片的应变效应及单臂电桥工作原理和性能。
二、基本原理电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应。
描述电阻应变效应的关系式为：ΔR／R＝Kε式中：ΔR／R 为电阻丝电阻相对变化，K 为应变灵敏系数，ε=ΔL/L为电阻丝长度相对变化。
金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它反映被测部位受力状态的变化。
电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。
单臂电桥输出电压Uo1= EKε/4。
三、实验器材主机箱(±4V、±15V、电压表)、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。
图2-1 应变式传感器安装示意图如图2-1，将托盘安装到应变传感器的托盘支点上，应变式传感器（电子秤传感器）已安装在应变传感器实验模板上。
传感器左下角应变片为R1，右下角为R2，右上角为R3，左上角为R4。
当传感器托盘支点受压时，R1、R3 阻值增加，R2、R4 阻值减小。
如图2-2，应变传感器实验模板中的R1、R2、R3、R4为应变片。
没有文字标记的5 个电阻是空的，其中4 个组成电桥模型是为实验者组成电桥方便而设的。
传感器中4片应变片和加热电阻已连接在实验模板左上方的R1、R2、R3、R4 和加热器上。
可用万用表进行测量判别，常态时应变片阻值为350Ω，加热丝电阻值为50Ω左右。
四、实验步骤1、根据图2-3 工作原理图、图2-2 接线示意图安装接线。
图2-2 应变传感器实验模板、接线示意图2、放大器输出调零:将实验模板上放大器的两输入端口引线暂时脱开，再用导线将两输入端短接(Vi＝0)；调节放大器的增益电位器RW3 大约到中间位置(先逆时针旋到底，再顺时针旋转2 圈)；将主机箱电压表的量程切换开关打到2V 档，合上主机箱电源开关；调节实验模板放大器的调零电位器RW4，使电压表显示为零。
金属箔式应变片性能一单臂电桥设计与解答
金属箔式应变片性能一单臂电桥的设计与解答 湖北第二师范学院物机学院（1150730006）一、实验原理电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种，当电桥平衡时，桥路对臂电 阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻R 1、R 2、R 3、R 4中，电阻的相对变化率分别为ΔR 1/R 1、ΔR 2/R 2、ΔR 3/R 3、ΔR 4/R 4 ，当使用一个应变片时，ΣR =ΔR/ R ；当二个应变片组成差动状态工作，则有ΣR =2ΔR/ R ；用四个应变片组成二个差对工作，且R 1=R 2=R 3=R 4，ΣR =4ΔR/ R ；我们常用电桥法测电阻值，电桥的调零在本实验中非常重要。
二、实验内容5、往下或往上旋动测微头，使梁的自由端产生位移记下F ／V 表显示的值。
建议每旋动测微头一周即ΔX ＝0.5mm 记一个数值填入表1-1。
箔式应变片实验数据（经典的数据） 位移（mm ） 10.0 10.5 11.0 11.5 12.0 电压（mv ）-1.2-2.4-3.6-4.86、据所得结果计算灵敏度S ＝ΔV ／ΔX （式中ΔX 为梁的自由端位移变化，ΔV 为相应F ／V 表显示的电压相应变化）。
答：由上表可以得ΔV=-1.2，ΔX=0.5，S=-2.4.图1-1 箔式应变片实验接线图三、思考题1、本实验电路对直流稳压电源和对放大器有何要求？答：要求直流电源能提供±12V与±4V的双向电源供电。
要求放大器调零与放大倍数比较大。
2、根据所给的差动放大器电路原理图，分析其工作原理，说明它既能作差动放大，又可作同相或反相放大器。
答：差动电路由两个对称的单管放大器组成。
差动管是一特待性完全相同的晶休管，集电极电阻和基极电阻一一对称相等。
电路具有两个输入端，两个输出端。
信号分别从两管基极一射极间输入。
输出信号要从两管的集电极之间取出，即Usc＝Uc1一Uc2（这个式子对直流和交流都适用）。
为了容易理解，可以用两组电池比拟差动管的集一射间电压，如图4-61（b）所示。
一、单臂桥、双臂桥、全桥性能比较实验
黄淮学院电子科学与工程系传感器原理及应用课程验证性实验报告实验名称一、应变片单臂、半桥、全桥性能比较实验实验时间2013年10月30日学生姓名实验地点07318同组人员专业班级电技1001B1、实验目的1、了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。
2、了解应变片单臂桥工作特点及性能。
3、了解应变片半桥（双臂）工作特点及性能。
4、了解应变片全桥工作特点及性能。
5、比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度，得出相应的结论。
2、实验主要仪器设备和材料：主机箱中的±2V～±10V（步进可调）直流稳压电源、±15V直流稳压电源、电压表；应变式传感器实验模板、托盘、砝码。
3、实验内容和原理：电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。
一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。
此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将弹性元件的变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。
它可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。
1、应变片的电阻应变效应所谓电阻应变效应是指具有规则外形的金属导体或半导体材料在外力作用下产生应变而其电阻值也会产生相应地改变，这一物理现象称为“电阻应变效应”。
以圆柱形导体为例：设其长为：L、半径为r、材料的电阻率为ρ时，根据电阻的定义式得（1—1）当导体因某种原因产生应变时，其长度L、截面积A和电阻率ρ的变化为dL、dA、dρ相应的电阻变化为dR。
对式（1—1）全微分得电阻变化率 dR/R为：（1—2）式中：dL/L为导体的轴向应变量εL; dr/r为导体的横向应变量εr由材料力学得：εL= - μεr (1—3)式中：μ为材料的泊松比，大多数金属材料的泊松比为0.3～0.5左右；负号表示两者的变化方向相反。