应变片-实验指导书
实验一应变片
自动检测实验指导书实验一 电阻应变片性能测试及应用一、实验目的：1． 观察了解应变片的结构及粘贴方式。
2． 测试应变梁变形的应变输出，比较各桥路间的输出关系。
二、实验原理：应变片是最常用的测力传感元件。
当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，当测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻值也随之发生相应的变化。
通过测量电路，转换成电信号输出显示。
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△R 1／R 1、△R 2／R 2、△R 3／R 3、△R 4／R 4，当使用一个应变片时，R R R ∆=∑；当二个应变片组成差动状态工作，则有RR R Δ2=∑；用四个应变片组成二个差动对工作，且R 1＝R 2＝R 3＝R 4＝R ，RR R Δ4=∑。
由此可知，单臂，半桥，全桥电路的灵敏度依次增大。
三、实验设备：应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码（每只约20g ）、实验装置9000型（数显表、±15V 电源、±4V 电源）、万用表(自备)。
四、实验步骤：（一） 金属箔式应变片单臂电桥性能实验1、观察应变片。
根据图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左上方的R1、R2、R3、R4标志端。
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，加热丝阻值约为50Ω左右。
2、实验模板放大电路调零，方法为:①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，将实验模板增益调节电位器Rw3顺时针调节到大致中间位置，②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电压表输入端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)，完毕关闭主控箱电源。
应变片实验指导书
图 1-2
通过这些应变片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，如图 1-2 所 示 R5、R6、R7 为固定电阻，与应变片一起构成一个单臂电桥，其输出电压
1
Uo=
E 4
⋅
1
ΔR +1
/ ⋅
R ΔR
2R
（1-1）
E 为电桥电源电压，R 为固定电阻值，式 1-1 表明单臂电桥输出为非线性，非线性误差为
3．将应变式传感器的其中一个应变电阻（如 R1）接入电桥与 R5、R6、R7 构成一个单臂直流电桥，
见图 1-2。接好电桥调零电位器 Rw1，直流电源±4V，电桥输入接到差动放大器的输入端 Ui。检查接
线无误后，合上主控台电源开关，调节 Rw1，使电压表显示为 0V。
4．在应变传感器托盘上放置一只砝码，调节 Rw3，改变差动放大器的增益，使数显电压表显示 2mV。
保持 Rw3 不变，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到 200g 砝码加完，记下实验结果，填入下表
1-1，关闭电源。 表 1-1
重量(g)
电压(mV)
五、实验报告
根据表 1-1 计算系统灵敏度S＝ΔU/ΔW（ΔU输出电压变化量，ΔW重量变化量）和非线性误差δf1= Δm/yF..S ×100％，式中Δm为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差；yF·S为满量程 （200g）输出平均值。
L= − 1 ⋅ ΔR ⋅100% 。 2R
四、实验内容与步骤
1．应变传感器上的各应变片已分别接到应变传感器模块左上方的 R1、R2、R3、R4 上，
R1=R2=R3=R4=350Ω。
2．差动放大器调零。
从主控台接入±15V电源，检查无误后，合上主控台电源开关，将差动放大器的输入端Ui短接，输
应变片-试验力学指导书
E
这样即可测得弹性模量 E 值。 2.横向变形系数
P 1 A
(2)
试件在受轴向拉伸时，纵向将深长，横向将缩短，横向应变 2 与纵向应变 1 之比 的绝对值为横向变形系数（又称泊松比）即：
一、电阻应变片粘贴技术
一、实验目的 1.了解电阻应变片的结构、规格、用途等。 2.学会设计布片方案。 3.掌握选片、打磨、粘贴、接线、固定、防护等操作工艺和技术。 二、实验设备及器材 1.YD－88 便携式超级应变仪。 2.QJ23 型电桥。 3.试件、应变片、砂布、镊子、丙酮、药棉、502 胶水、玻璃纸等。 4.试件见图 1-5。 三、实验原理 应变片的构造很简单。把一条很细具有高电阻率的金属丝，在制片机上排绕后，用 胶水粘在两片薄纸之间，再焊上较粗的引出线，就成了早期常用的丝绕式应变片。应变 片一般由敏感栅（即金属丝） 、粘结剂、基底、引线及覆盖层五部分组成。如将应变片 固定在被测构件表面上，金属丝随构件一起变形，其电阻值也随之发生变化，而且，这 电阻变化与构件应变有确定的线性关系。应变片已有多种类型，若按敏感栅所用材料来 分，有丝绕式应变片、箔式应变片和半导体应变片。前两种的敏感栅是以金属丝或箔制 成，可统称为金属式应变片，工作原理是基于金属丝的电阻应变效应；半导体应变片则 是一类较新品种，具有一些独特的优点。 无论何类应变片，其构成不外基底、敏感栅和引线三大部分。引线是从敏感栅到测 量导线之间的过渡部分，用以将敏感栅接入测量电路。基底用来保持敏感栅及其与引线 接头部的几何形状，在应变片安装以后，由它将构件变形传递给敏感栅，并在金属构件 与敏感栅之间起绝缘作用。 目前常见的电阻片有以下几种： （1）丝绕式 用电阻丝盘绕电阻片称为丝绕式电阻片（见图 1-1 和图 1-2a） ，目前
在一个公用的纸底上重迭地粘贴三个彼此间相互绝缘的电阻丝。 当无这种成品时可以用 三个单独的电阻片代替，如果被测试的对象尺寸较大时，可以不必重迭而是按需要的角 度粘贴在一个很小的范围内即可。 应变片的粘贴技术 1.设计布片方案。 2.选片：首先检查应变片的外观，剔除敏感栅有形状缺陷，片内有气泡、霉斑、锈 点的应变片，再用电桥测量应变片的电阻值，并进行阻值选配。 3.打磨：选择的构件表面待测点需经打磨，打磨后表面应平整光滑，无锈点。 4.画线：被测点精确地用钢针画好十字交叉线以便定位。 5.清洗：用浸有丙酮的药棉清洗欲测部位表面，清除油垢灰尘，保持清洁干净。 6.粘贴：将选好的应变片背面均匀地涂上一层粘结剂，胶层厚度要适中，然后将应 变片的十字线对问候语构件欲测部位的十字交叉线，轻轻校正方向，然后盖上一张玻璃
传感与检测技术实验指导书 2021新
传感与检测技术实验指导书 2021新传感与检测技术实验指导书-2021新实验一应变片测量电桥特性分析一、实验目的1.掌握应变片的布片及接桥方法；2.介绍应变片单臂、半桥、全桥的工作原理和工作特性；3.了解测试应变片单臂、半桥、全桥输出与输入电压之间的关系。
二、实验原理应变片是一种将机械构件的应变转换为电阻值变化的变换元件，一般做成片状，简称为应变片。
应变片按材料的不同有金属应变片和半导体应变片。
应变片就是最常用的测力敏感元件。
当用应变片测力时，应变片应当牢固地粘贴在测试体表面，当测试体受力出现变形时，应变片脆弱栅的结构尺寸随之变化，其电阻值将产生适当的变化。
通过应变片测量电桥，将应变片电阻值的变化转换成适当的电压输入。
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，桥路相对臂电阻乘积相等，电桥输出电压为零。
在桥臂四个电阻r1、r2、r3、r4中，电阻的相对变化量分别为△r1/r1、△r2/r2、△r3/r3、△r4/r4，桥路的输电压出与应变?r??r1??r2??r3??r4成r1r2r3r4正比。
通常快速反应测量电桥都使用等臂桥，此时r1=r2=r3=r4=r，△r1=-△r2=△r3=-△r4=△r。
当使用一个应变片接成单臂桥时，则有?r??r；当使用二个应变片接成差动半桥时，r则存有?r?2?r；若用四个应变片K817差动全桥时，则存有?r?4?r。
rr根据电路分析可以得出：单臂测量电桥的输出电压uo=kuiεuo=kuiεr/2，差动全桥输入电压差动半桥输出电压r/4，uo=kuiεr；相应地单臂测量电桥输出电压的灵敏度ku=uo/△r/r=ui/4，差动半桥输入电压的灵敏度ku=uo/△r/r=ui/2，差动全桥输入电压的灵敏度ku=uo/△r/r=ui。
由此可知，单臂、半桥、全桥电路的灵敏度依次减小；当ui和电阻相对变化一定时，电桥的输入电压及其电压灵敏度与各桥臂阻值的大小毫无关系。
第一次实验：应变片粘贴结构实验指导书
实验六电阻应变片的粘贴及防潮技术一、实验目的1．了解应变片选取的原则及质量鉴别方法；2．掌握应变片的粘贴技术，学会防潮层的制作；二、仪器和设备1．电阻应变片（型号：3mm×2mm；灵敏系数：2.08）、连接端子、连接导线；2．惠斯登电桥、放大镜、高阻表；3．万能试验机、静态电阻应变仪、螺丝刀；4．打磨机、砂布、铅笔；5．丙酮（或无水酒精）、药棉、镊子；6．剥线钳、剪刀、白胶布、绝缘胶布；7．502胶水（或环氧树脂）、塑料膜；8．直尺、游标卡尺。
三、试验步骤（一）检查应变片的外观质量及测量应变片的阻值1．外观检查用放大镜检查片内有无锈斑、霉点等缺陷。
2．测量阻值用惠斯登电桥测量阻值，同一测区的阻值相差不得超过±0.5Ω，否则不易预调平衡。
（二）测量钢筋截面尺寸用游标卡尺在中截面两个互相垂直的方向上测量钢筋截面尺寸，取平均值。
（三）测点打磨、定位及清洗1．打磨用磨光机或砂布磨光钢筋中点处的表面，光洁度要求达到∆6左右。
2．测点定位在钢筋中点处两侧对答称位置上沿钢筋轴向和横向画出线，定出贴片方位，。
3．清洗用镊子夹浸有丙酮或无水酒精的药棉将贴片位置及周边清洗干净，直到棉花上无污垢为止。
（四）应变片的粘贴、焊接及防护1．涂胶用手捏住应变片引出线，在其背面均匀涂抹一层胶水，然后放在测点上，迅速调整应变片的位置，使其对准方向线。
2．滚压在应变片上覆盖小片塑料薄膜，用手指轻轻滚压，挤出多余胶水和气泡。
注意：按压时不要使应变片位置移动。
3．轻按用手指轻按1～2分钟，待胶水初步固化后即可松手。
粘贴质量好的应变片应是胶层均匀，位置准确。
4．贴连接端子粘贴连接端子的方向同前1～3。
注意：端子和应变片之间不留空隙。
5．干燥（1）自然干燥当气温较高，相对湿度较低时，可自然干燥，时间一般一天左右。
（2）人工干燥用红外线灯烘烤或用电吹风干燥，温度不要高于50℃，避免骤热。
6．焊接（1）焊接将应变片引出线焊在连接端子上，然后焊导线，导线要编号，捆扎牢固、焊点光滑丰满，没有虚焊。
应变片实验报告
传感器实验----金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥比较【实验目的】了解金属箔式应变片，单臂单桥的工作原理和工作情况。
验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间关系。
【所需单元及部件】直流稳压电源、电桥、差动放大器、双孔悬臂梁称重传感器、砝码、一片应变片、电压/频率表、电源, 重物加在短小的圆盘上。
【旋钮初始位置】直流稳压电源打到±2V 挡，电压/频率表打到2V 挡，差动放大增益最大。
【应变片的工作原理】当金属丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值将发生变化，这种现象称为金属的电阻应变效应。
设有一根长度为L 、截面积为S 、电阻率为ρ的金属丝，在未受力时，原始电阻为（1-1）当金属电阻丝受到轴向拉力F 作用时，将伸长ΔL ，横截面积相应减小ΔS ，电阻率因晶格变化等因素的影响而改变Δρ，故引起电阻值变化ΔR 。
对式（1－1）全微分，并用相对变化量来表示，则有:ρρ∆+∆-∆=∆S S L L R R （1-2） 【测量电路】应变片测量应变是通过敏感栅的电阻相对变化而得到的。
通常金属电阻应变片灵敏度系数K 很小，机械应变一般在10×10-6～3000×10-6之间，可见，电阻相对变化是很小的。
例如，某传感器弹性元件在额定载荷下产生应变101000⨯=ε-6，应变片的电阻值为Ω120，灵敏度系数K=2,则电阻的相对变化量为⨯⨯==∆10002εK RR10-6=0.002，电阻变化率只有0.2%。
这样小的电阻变化，用一般测量电阻的仪表很难直接测出来，必须用专门的电路来测量这种微弱的电阻变化。
最常用的电路为电桥电路。
（a ）单臂 （b ）半桥 （c ）全桥图1-1 应变电桥直流电桥的电压输出当电桥输出端接有放大器时，由于放大器的输入阻抗很高，所以，可以认为电桥的负载电阻为无穷大，这时电桥以电压的形式输出。
输出电压即为电桥输出端的开路电压，其表达式为U R R R R R R R R U ))((432142310++-=（1-3）设电桥为单臂工作状态，即1R 为应变片，其余桥臂均为固定电阻。
应变片实验
实验一应变片实验一、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：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”。
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）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、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。
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＝〔(R4＋△R4)／(R4＋△R4＋R3)－R1／(R1＋R2)〕E＝｛〔（R1＋R2）（R4＋△R4）－R1（R3＋R4＋△R4）〕／〔（R3＋R4＋△R4）（R1＋R2）〕｝E 设R1＝R2＝R3＝R4，且△R4／R4＝ΔR／R＜＜1，ΔR／R＝Kε。
则Uo≈(1／4)(△R4／R4)E＝(1／4)(△R／R)E＝(1／4)Kε E(b)、双臂(半桥)同理:Uo≈(1／2)(△R／R)E＝(1／2)Kε E(C)、全桥同理:Uo≈(△R／R)E＝Kε E6、箔式应变片单臂电桥实验原理图图1—3 应变片单臂电桥实验原理图图中R1、R2、R3为350Ω固定电阻，R4为应变片； W1和r组成电桥调平衡网络，供桥电源直流±4V。
实验一应变片
课程 传感器原理及应用 学号 姓名 成绩 实验名称 实验一 单臂、半桥、全桥应变片特性实验 一、实验目的：了解电阻应变片的应变效应；比较单臂、半桥、全桥应变片的灵敏度；掌握数据处理的方法。
二、实验原理：图1为全桥应变片特性实验电路，平衡时，R 4R 2=R 1R 3，电压表指示为0。
当应变片受力时，应变电阻的阻值将会发生变化，即：R 4+∆R 、R 2+∆R 、R 3-∆R 、R 1-∆R ，此时电桥不平衡，电压表有指示，将应力转换成电压。
为了克服桥臂电阻不一致形成的误差，设置了W 1和r 的调零环节。
当R 1、R 2为普通电阻时，实验电路为半桥应变电路，其输出电压是全桥的一半。
当R 1、R 2、R 3均为普通电阻时，实验电路为单臂应变电路，其输出电压是半桥的一半。
三、实验设备：传感器实验箱1台、20克砝码10个、连接线若干。
四、实验预习要求：复习教材中应变式传感器章节。
五、实验步骤 1、实验箱通电预热。
2、将差分放大器模块的同相输入端V +和反相输入端V -均接地，输出端接实-4V +4V图1R 1 R 2R 3R 4rW 1验箱的电压表，调节“调零”电位器，使差分放大器模块输出为零。
“增益”电位器顺时针调到最大后再逆时针回调半圈。
3、将图1接成单臂应变电路，调节平衡电位器“W 1”，使电压表指示最小。
4、将10个20克的砝码依次放在应变梁托盘上，将电压表的示值填入表1。
5、将图1接成半桥应变电路，调节平衡电位器“W 1”，使电压表指示最小，按步骤4的要求完成表1的内容。
6、按图1全桥应变电路，调节平衡电位器“W 1”，使电压表指示最小，按步骤4的要求完成表1的内容。
7、按表1的原始数据分别进行数据处理：（1）作应力/电压特性图；（2）计算电压灵敏度WUK ∆∆=，其中U ∆为输出电压平均变化量，W ∆为重量变化量；（3）用平均选点法拟合直线bx a y +=，其中1212x x y y b --=，22b a -==11b -，而5511∑==i iUy ，5511∑==i iWx ，51062∑==i iUy ，51062∑==i iWx 。
检测与转换技术实验一实验指导书
实验说明：1、请在实验之前写好预习报告2、预习报告要以理解为目的，结合实验指导书，按照自己的理解写预习报告，不以字数论成绩；3、预习报告要用铅笔，直尺画好电路图。
4、试验中独立或合作完成，大胆动手，积极分析解决实验中出现的问题。
5、实验中要结合理论学习，认真观察体会应变片的结构、安装、引线及使用；认真理解分析应变片测量与转换电路的设计，真正达到通过实验，掌握传感器的应用，不以弄个实验数据为目的。
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=EKε/4。
应的受力状态。
对单臂电桥输出电压Uo1三、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、41位2数显万用表（自备）。
图1.1应变片单臂电桥性能实验安装、接线示意图四、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 1.1〔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。
实验力学实验指导书
实验力学基础实验指导书河海大学力学与材料学院力学系2015年3月实验一 应变片灵敏系数的标定（一）一、 目的与要求1、熟悉应变片质量的检验方法2、熟悉电阻应变仪的使用与操作技术3、熟悉应变片1/4桥、半桥，并测出各种桥路应变与输出电压间的关系4、了解应变片灵敏系数的设置对测量值的影响4、掌握应变片灵敏系数的标定方法，并确定其误差。
二、应变片灵敏系数的标定原理根据灵敏系数的定义εR R K ∆=（1.1） εK R R =∆ （1.2） 若能测出被测点的应变ε，再测出应变片相应的电阻变化ΔR/R 便可确定K 值。
但这需要精度高、量程大的量测电阻R 的设备。
但由式（1.2）可以看出通过量测ε仍可量测电阻的变化ΔR/R 。
求出单个应变片的灵敏系数后，便可计算抽样应变片灵敏系数的平均值，可用此平均值来表示这批应变片灵敏系数的标定值。
另方面根据桥路原理：i i K K εε指=得：εεii K K 指= （1.3）式中 i K —单个应变片的灵敏系数片；指K —应变仪灵敏系数值（一般取指K =2.00）； i ε—加载或卸载时应变读数值；ε—构件表面真实应变值（由百分表测出）。
三、标定设备与装置应变片灵敏系数的标定，通常采用纯弯曲梁或等强度梁。
它们的共同特点是单向应力状态。
在标定工作段内应变相等，而且可用理论式精确计算应变值的大小。
纯弯曲梁标定装置如图1.1，等截面矩形直梁，简支于两个支座上。
荷载通过砝码钩对称地加在梁上，梁中间部分产生纯弯曲。
这时梁上、下表面的应变大小相等，符号相反。
在梁中点处安置百分表，以便量测梁在荷载作用下中点的挠度。
根据所测挠度值，就可以计算对应的应变值。
实验时桥路分别用1/4桥、半桥进行多点测量，桥路图如图1.2所示。
四、进行方法1、 应变片在使用前进行以下几项基本性能的检验（1）几何尺寸及外观 几何尺寸应一致，标距长度符合要求。
丝栅平直，排列整齐，无锈斑。
（2）初始电阻 应逐片量测应变片的初始电阻。
《现代检测技术》实验指导书-2014
实验一(1) 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：εK R R =∆/式中R R /∆为电阻丝电阻的相对变化，K 为应变灵敏系数，l l /∆=ε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UO14/εEK =。
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R 1、R 2、R 3、R 4。
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R 1= R 2= R 3= R 4=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Rw 3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Rw 4，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： Rw 4的位置一旦确定，就不能改变，一直到做完实验为止）3、电桥调零图1-1 应变式传感器安装示意图适当调小增益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），同时，将模块左上方拨段开关拨至左边“直流”档（直流档和交图1-2 应变式传感器单臂电桥实验接线图流档调零电阻阻值不同）。
11-电阻应变片的粘贴技术实验指导书
实验应力分析实验指导书实验一电阻应变片的粘贴技术应变片的粘贴技术包括应变片的分选、试件表面处理、应变片粘贴、质量检查、联结导线及防护等环节，应变片粘贴质量的优劣，直接影响应变电测的精度。
从事实验应力分析的工程技术人员，都应掌握这项基本操作技术。
一、实验目的：初步掌握电阻应变片的粘贴技术、焊接技术。
二、实验设备和器材1．电阻应变片，每实验小组一包约10枚；2．502胶水（氰基丙烯酸酯粘接剂）；3．25W电烙铁、电吹风、镊子、砂纸等工具；4．兆欧表（测绝缘电阻用）；5．万用表；6．丙酮等清洗器材；7．框架试件、纯弯曲梁试件，温度补偿片；三、实验内容：按图四所示应变片位置，在补偿快上或等强度梁上粘贴2片应变片。
四、实验方法和步骤1用电桥测量同一包装袋中的各应变片电阻值，选择电阻值差在0.5欧姆内的2枚应变片粘贴用；2．将试件待贴位置用细纱纸打成45咬叉纹，除掉绣迹；3．用丙酮醮棉球将应变片位置擦洗干净，直到擦过的棉球不变色为止。
按图4所示位置用尖刀画出贴片方向线，然后再用棉球擦一次；4．一手捏住应变片引出线，一手拿502胶水瓶，在应变片基底底面上涂抹一层薄胶水，并迅速将应变片平放在试件贴片位置上，让胶水均匀分布在整个粘贴面上，使应变片基准箭头对准方向线，将一小片聚四氟乙烯薄膜盖在应变片上，用大拇指垂直挤压应变片半至一分钟（注意按时不要使应变片错动，其压力约为半公斤）。
轻轻掀开薄膜，检查有无气泡、翘曲等现象，否则需要重贴。
注意胶水不要用的太多或太少，过多则胶水太厚影响应变片性能，过少则粘接不牢靠不能准确传递应变。
502胶有刺激性气味，切不可滴及眼睛；5．用万用表检查应变片的电阻值应与粘贴前一致，如属敏感栅断开则需要重贴。
6．将接线端子上先挂上锡，然后将接线端子粘贴在应变片根部，待全部干燥后将导线一端与应变片引线一端分别焊接于端子上，焊接时间要短，焊点要求光滑、小巧、成球状。
7．用电吹风加热固化，然后用兆欧表检查各应变片（一根导线）与试件之间的绝缘电阻，其值一般应大于50兆欧姆。
传感器实验指导书_金属箔式应变片实验
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与单臂电桥工作原理及性能。
二、实验设备与器件1、STIM-01模块、STIM-05模块2、±15V电源、万用表。
3、电子连线若干三、实验原理电阻丝在外来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：RKRε∆=式中RR∆为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数，LLε∆=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。
金属箔式应变片是用光刻、腐蚀等工艺制成的一种很薄的金属箔栅，箔栅厚一般在0.003-0.01mm之间，箔材表面积大，散热条件好。
金属箔式应变的电阻变化范围很小，用欧姆表测量其阻值的变化十分困难，所以我们一般会用电桥来测试金属箔式应变的变化，将电阻的变化量转换成电压的变化量。
图6.1 应变电桥电路由于电压源电桥的测试精度受电源电压波动影响，测量灵敏度也随之变化，所以本实验是有恒流源供电:1341234R R I I R R R R +=+++,2121234R R I I R R R R +=+++0112414231234R R R R U I R I R I R R R R -=-=+++ （2-1）图 6.1（a ）为单臂电桥电路，R1为应变片电阻，R2、R3、R4为固定电阻1234R R R R R ====,1R R ∆=∆,代入式（2-1）4IUo R ≈∆。
四、实验步骤1、按图6.2连接好各模块，接上模块电源。
2、称重盘上不放任何东西，使STIM-01模块差动放大器上的增益调节到最大，调节STIM-05模块上的电位调节旋钮，使STIM-01模块差分放大输出OUT1接近于0V （用万用表测得）。
3、调节STIM-01模块电压放大器上零位调节旋钮，使得VOUT 输出0mV 。
实验三应变片全桥性能实验
实验三--应变片全桥性能实验实验三：应变片全桥性能实验一、实验目的1.掌握全桥应变测量电路的工作原理及使用方法。
2.了解全桥测量电路的非线性误差及其补偿方法。
3.学会用静态应变仪测量试件的应变。
二、实验原理应变片全桥性能实验主要通过搭建全桥应变测量电路，利用应变片感受试件应变，并利用静态应变仪进行测量。
全桥测量电路由四个应变片组成，其中两个为工作应变片，两个为补偿应变片。
工作应变片感受试件的应变，补偿片则用于补偿温度引起的误差。
通过全桥测量电路，可将试件的应变转换成电信号输出。
三、实验步骤1.准备实验设备：试件、全桥应变片、静态应变仪、绝缘胶带、万能表。
2.搭建全桥应变测量电路：将四个应变片粘贴在试件上，组成全桥电路。
使用万能表检查电路的正确性。
3.安装补偿片：选择与工作片相同型号和规格的应变片作为补偿片，粘贴在试件附近的适当位置，以补偿温度引起的误差。
4.连接静态应变仪：将全桥应变测量电路的输出端连接到静态应变仪的输入端。
5.开始测量：打开静态应变仪，设置合适的测量范围，开始测量试件的应变。
6.分析实验数据：记录实验数据，分析全桥测量电路的非线性误差及其补偿方法。
7.整理实验器材：完成实验后，将所有设备恢复原状，整理实验器材。
四、实验结果与分析1.实验结果：记录实验中测得的应变值，与理论值进行比较，分析误差。
2.结果分析：对实验数据进行线性拟合，分析全桥测量电路的非线性误差。
如果误差较大，需要考虑补偿方法。
常见的补偿方法有温度补偿和电桥平衡补偿。
温度补偿可以通过粘贴温度传感器来实现，以监测环境温度的变化。
电桥平衡补偿可以通过调整电桥的电阻值来实现，以使电桥在零载条件下达到平衡状态。
五、结论通过本次实验，我们掌握了全桥应变测量电路的工作原理及使用方法，了解了全桥测量电路的非线性误差及其补偿方法，并学会了用静态应变仪测量试件的应变。
这些技能和方法对于工程实践中的结构健康监测和损伤识别具有重要的应用价值。
第一次实验：应变片粘贴结构实验指导书
实验六电阻应变片的粘贴及防潮技术一、实验目的1．了解应变片选取的原则及质量鉴别方法；2．掌握应变片的粘贴技术，学会防潮层的制作；二、仪器和设备1．电阻应变片（型号：3mm×2mm；灵敏系数：）、连接端子、连接导线；2．惠斯登电桥、放大镜、高阻表；3．万能试验机、静态电阻应变仪、螺丝刀；4．打磨机、砂布、铅笔；5．丙酮（或无水酒精）、药棉、镊子；6．剥线钳、剪刀、白胶布、绝缘胶布；7．502胶水（或环氧树脂）、塑料膜；8．直尺、游标卡尺。
三、试验步骤（一）检查应变片的外观质量及测量应变片的阻值1．外观检查用放大镜检查片内有无锈斑、霉点等缺陷。
2．测量阻值用惠斯登电桥测量阻值，同一测区的阻值相差不得超过±Ω，否则不易预调平衡。
（二）测量钢筋截面尺寸用游标卡尺在中截面两个互相垂直的方向上测量钢筋截面尺寸，取平均值。
（三）测点打磨、定位及清洗1．打磨用磨光机或砂布磨光钢筋中点处的表面，光洁度要求达到∆6左右。
2．测点定位在钢筋中点处两侧对答称位置上沿钢筋轴向和横向画出线，定出贴片方位，。
3．清洗用镊子夹浸有丙酮或无水酒精的药棉将贴片位置及周边清洗干净，直到棉花上无污垢为止。
（四）应变片的粘贴、焊接及防护1．涂胶用手捏住应变片引出线，在其背面均匀涂抹一层胶水，然后放在测点上，迅速调整应变片的位置，使其对准方向线。
2．滚压在应变片上覆盖小片塑料薄膜，用手指轻轻滚压，挤出多余胶水和气泡。
注意：按压时不要使应变片位置移动。
3．轻按用手指轻按1～2分钟，待胶水初步固化后即可松手。
粘贴质量好的应变片应是胶层均匀，位置准确。
4．贴连接端子粘贴连接端子的方向同前1～3。
注意：端子和应变片之间不留空隙。
5．干燥（1）自然干燥当气温较高，相对湿度较低时，可自然干燥，时间一般一天左右。
（2）人工干燥用红外线灯烘烤或用电吹风干燥，温度不要高于50℃，避免骤热。
6．焊接（1）焊接将应变片引出线焊在连接端子上，然后焊导线，导线要编号，捆扎牢固、焊点光滑丰满，没有虚焊。
应力应变实验指导书(收藏版)
(课程名称:汽车实验技术)
一、实验目的
1、了解应变片的工作原理和贴粘的工艺过程;
2、掌握应力应变试验中半桥电路的连接方法；
3、熟悉Hi-Techniques公司SYNERGY采集仪的简单操作。
二、试验仪器、工具1、应变片2 Nhomakorabea502粘结液
3、万用表
4、焊接工具：电烙铁、焊锡、松香
b.应变片表面处理:应变片在使用前，要用脱脂棉浸无水乙醇擦洗，注意两面都要清洗，对没有盖层的应变片，要顺着敏感栅的方向轻轻擦洗，洗净后用红外线灯或其它烘干装置烘干备用。
（2）粘贴表面的处理:为了使应变片粘贴牢固，需要对粘贴表面进行机械、化学处理、处理范围约为应变片面积的3-5倍。首先除去油污、锈斑、氧化膜、镀层、涂料等，根据试件材料选用粒度为220-400#的砂纸进行打磨，并打出与贴片方向呈45°角的交叉条纹，然后用浸有丁酮或丙酮的脱脂棉球清洗打磨部位，并用无水乙醇清洗至棉球上不见任何污渍为止。注意，擦洗时要沿单一方向进行，不要来回交替擦拭。清洗干净的表面要避免再次污染（如用嘴吹气）及手触摸，待溶剂挥发表面完全干燥后立刻贴片。为保证应变片粘贴位置的准确，可用无油圆珠笔芯或划针在贴片部位轻轻划出定位线。划线时，线不能划到应变片贴片部位下面，避免对应变片产生损伤。经过划线的试件表面需用丙酮、无水乙醇、丁酮、三氯乙烷、异丙醇等溶剂对贴片试件表面单项清洗，并及时擦干或烘烤干，避免表面有油污残留或溶剂残留，对贴片质量产生致命性影响；
当产生应变时，Ui电压为：
四、实验步骤
1、应变片的粘贴工艺流程:
(1)应变片选择→（2）胶粘剂选择→（3）构件打磨→（4）表面清洗→（5）画线定位→（6）应变片清洗→（7）涂敷底胶→（8）应变片粘贴→（9）加热固化→（10）贴片质量检查→（11）引线连接→（12）质量检查→（13）常温及温度性能补偿→（14）质量检查→（15）性能测试→（16）防护处理。
现代测试技术实验指导书
实验一 应变片的温度效应及温度补偿实验一、实验目的：1．熟悉传感器实验装置的结构和工作原理。
2．了解电阻应变片传感器的粘贴方法。
3．掌握实际的电路连接。
4．熟悉电阻应变片温度效应的原理。
5．掌握常用的温度补偿方法。
二、实验原理：1、温度变化引起应变片阻值发生变化的原因是应变片电阻丝的温度系数及电阻丝与测试中的膨胀系数不同。
由此引起测试系统输出电压发生变化。
2、用补偿片法是应变电桥温度补偿方法中的一种，如图1-1所示。
在电桥中，R 1为工作片，R 2为补偿片，R 1＝R 2。
当温度变化时两应变片的电阻变化△R 1与△R 2符号相同，数量相等，桥路如原来是平衡的，则温度变化后R 1R 4＝R 2R 3，电桥仍满足平衡条件，无漂移电压输出，由于补偿片所贴位置与工作片成90°，所以只感受温度变化，而不感受悬臂梁的应变。
图1-1图1-2三、实验所需部件：＋－1、可调直流稳压电源（±4V档）；2、-15V不可调直流电源；3、电桥；4、差动放大器；5、箔式应变片；6、测微头；7、电压表（F/V表）；8、加热器；9、双平行梁；10、主、副电源。
四、实验步骤：1、了解加热器在实验仪所在的位置及加热符号，加热器封装在双平行的上片梁与下片梁之间，结构为电阻丝。
2、将差动放大器的（＋）、（-）输入端与地短接，输出端插口与F／V表的输入插口Vi相连。
（差动放大器调零步骤）3、开启主、副电源，调节差放零点旋钮，使F／V表显示零。
再把F／V 表的切换开关置2V档，细调差放零点，使F／V表显示零。
关闭主、副电源，F／V表的切换开关置20V档，拆去差动放大器输入端的连线。
4、按图1-2接线，开启主副电源，调电桥平衡网络的W1电位器，使F ／V表显示零，然后将F／V表的切换开关置2V档,调W1电位器，使F／V 表显示零。
5、在双平行梁的自由端（可动端）装上测微头，并调节测微头，使F／V 表显示零。
6、将-15V电源连到加热器的一端插口，加热器另一端插口接地；F／V 表的显示在变化，待F／V表显示稳定后，记下显示数值。
应变片实验
实验二十五直流电桥与金属箔式应变片性能一、实验目的1.了解金属箔式应变片、单臂电桥的工作原理和工作情况。
2.验证金属箔式应变片单臂、半桥、全桥的性能及其相互关系。
二、实验所需部件CSY10B传感器系统实验仪、应变式传感器、金属箔式应变片、铜质砝码、电桥模块、差动放大器、数显电压表。
三、实验原理1、电阻应变式传感器简介1.1、电阻应变式传感器的结构将电阻应变片粘贴到各种弹性敏感元件上，可构成测量位移、加速度、力、力矩、压力等各种参数的电阻应变式传感器。
电阻应变式传感器由弹性敏感元件与电阻应变片构成。
弹性敏感元件在感受被测量（如受力）时将产生变形，其表面产生应变。
粘贴在种弹性敏感元件上的电阻应变片的电阻值也产生相应的变化。
电阻应变片的作用实际上就是传感器中的转换元件。
1.2、电阻应变片的工作原理金属的应变效应：金属丝的电阻随着它所受的机械变形（拉伸或压缩）的大小而发生相应变化的现象称为“金属的电阻应变效应”。
利用金属应变效应制造的电阻应变片常见的有“丝式”和“箔式”。
这种应变片电阻温度系数较小，但灵敏度较低。
半导体压阻效应：半导体材料的电阻随作用应力而变化。
利用半导体压阻效应制造的电阻应变片一般为“单根状”。
这种应变片灵敏度较高，但电阻温度系数较大。
此外还有“薄膜应变片”，是一种很有前途的新型应变片。
1.3、电阻应变片的主要参数（1）电阻值R0指未安装的应变片，在不受外力的情况下，室温条件下测定的电阻值，也称原始值。
应变片的电阻值趋于标准化，有60Ω、120Ω、350Ω、600Ω、1000Ω等等，其中120Ω为最常用。
10Ω。
（2）绝缘电阻：一般应大于10（3）灵敏系数KI（4）允许电流Max2、测量原理电阻丝在外力作用下发生机械形变时，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：εK RRR =∆∑＝（1） 式中，RR R ∆∑＝为电阻丝电阻相对变化量，K 为应变灵敏系数,l l∆=ε为电阻丝长度相对变化量。
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静态电阻应变仪操作及应变片组桥实验
1 实验目的
⑴掌握静态电阻应变仪的使用方法；
⑵了解电测应力原理，掌握直流测量电桥的加减特性；
⑶分析应变片组桥与梁受力变形的关系，加深对等强度梁概念的理解。
2 设备仪器
⑴50KN电子万能试验机一台；
⑵静态电阻应变仪一台；
⑶等强度测试梁一套。
3 实验原理
图2－１实验装置图
实验装置如图2－1，梁的厚h=11.65mm 、宽b（X）=X/9 ，在X=200mm和X=300mm 处梁的上下表面沿对称轴方向粘贴了四片电阻应变片Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3、Ｄ4。
电阻片阻值：120Ω，灵敏度系数：2.12，电阻片长：5mm。
由这四个电阻片在静态电阻应变仪上接成不同的测量
桥路进行测量可以熟练掌握应变仪的使用。
实验中，要明确电阻应变片和静态电阻应变仪的测量原理： ⑴电阻应变片测量原理
目前常用的箔式电阻应变片是用0.003~0.01mm 高阻抗镍铜箔材经化学腐蚀等工序制成电阻箔栅，然后焊接引出线，涂上绝缘胶粘固到塑料基膜上。
使用时，只须把基膜面用特制胶水牢固粘贴到构件的测点处。
这样当构件受力变形时电阻应变片亦随之变形，则电阻应变片的电阻值将发生改变。
其特性关系为：
ΔR/R 0∕ΔL/L 0=K
即是说，应变片电阻的改变率与长度的改变率的比为一常数K ，而长度的改变率ΔL/L 0=ε。
常数K 也称电阻应变片的灵敏系数，电阻应变片作为产品出厂时会给出K 、R 0、L 0 。
因此，只要有专门的电子仪器能测出应变片的电阻改变率ΔR/R 0，即可完成应力测量σ=E ε 这种专门的电子仪器已广泛应用，就是静态电阻应变仪。
⑵静态电阻应变仪测量原理
静态电阻应变仪是依据惠斯顿电桥原理进行测量的。
惠斯顿电桥如图2－2所示：
图2—2 惠斯顿电桥
若在节点A 、C 之间给一直流电压V AC ，则B 、D 之间有电压输出V BD ，且V BD =（R 1R 3-R 2R 4）V AC /（R 1+R 2）（R 3+R 4），当R 1R 3=R 2R 4时，称电桥满足平衡条件，此时V BD =0，且由该电桥特性知当 R 1=R 2=R 3=R 4=R 时，电桥为全等臂电桥。
dV BD =
4
AC
V （ΔR 1/R-ΔR 2/R+ΔR 3/R-ΔR 4/R ） 由于电阻应变片有ΔR/R=K ε，上式可写成：
dV BD =K
4
AC
V （ε1-ε2+ε3-ε4） 即是说电桥输出电压与四个桥臂上电阻应变片所产生应变的代数和成正比。
即
BD
4 dV BD /K V AB =（ε1-ε2+ε3-ε4）
令4 dV BD /K V AB =ε 则ε=（ε1-ε2+ε3-ε4）。
这便是静态电阻应变仪测量原理。
同时，也表明了测量电桥的加减特性。
利用电桥的加减特性可以根据不同的测量需求实现单臂、半桥、全桥等测量。
要记住的是静态电阻应变仪的显示值是微应变（με），ε=106
με。
4 实验步骤：
（一） 单臂测量
⑴把等强度测试梁上四个电阻应变片Ｄ1Ｄ2、Ｄ3、Ｄ4分别接入静态电阻应变仪的四路电桥的A B 两点；四路电桥的B 点短接连通，即可用一个电阻应变片进行温度补偿。
把它接入一路电桥的B 、C 两点，形成公共补偿、实现多点测量。
每个电桥的R 3、R 4两个桥臂电阻在应变仪内已接好，四路电桥各自形成一个测量回路。
打开某路电桥，静态电阻应变仪显示窗即显示该路电桥所测的微应变值。
温度补偿用电阻应变片是粘贴在与被测构件相同的材料块上，不受载、置于测试点附近的电阻应变片。
其作用是补偿测试点环境温度变化对测量结果造成的误差，测量桥路如图2－3。
此时，应变仪测量方式选择键应选“半桥测量”。
图2－３ 测量桥路
⑵开启电子万能试验机，按等量加载程序对试验梁加载。
当F=0时，将静态电阻应变仪上四路电桥的输出值调为0。
然后，当F 依次每增加500N 时，分别记录各路电桥测出的微应变值，直至加载程序结束。
附：实验数据记录表（表2-1）
A 1
A 2
A 3
A 4
B
C
测量片
（二） 半桥测量
⑴在静态电阻应变仪某个测量电桥的A 、B 、C 接点上按图2-4方法接入 Ｄ1Ｄ2； Ｄ1Ｄ3 ；Ｄ1 Ｄ4 两个电阻应变片所进行的应变测量，称半桥测量。
由电桥特性知：半桥测量可放大或抵消应变输出值。
B
C D
A
B
C
D A
B
C
D
图2-4
⑵开启电子万能试验机，按等量加载程序对试验梁加载。
当F=0时，将静态电阻应变仪上所接电桥的输出值调为0。
然后，当F 依次每增加500N 时，分别记录各电桥测出的微应变值于表2—2，直至加载程序结束。
附：实验数据记录表（表2-2）
（三） 全桥测量
⑴在静态电阻应变仪某个测量电桥的A 、B 、C 、D 接点上按图2－5方法接入 Ｄ1、Ｄ2、Ｄ3、 Ｄ4四个电阻应变片所进行的应变测量，称全桥测量。
此时，静态电阻应变仪上测量方式选择键应取“全桥测量”。
全桥测量可进一步放大或抵消应变输出值。
A
B
C
D
图2－５
⑵开启电子万能试验机，按等量加载程序对试验梁加载。
当F=0时，将静态电阻应变仪上所接电桥的输出值调为0。
然后，当F 依次每增加500N 时，分别记录该电桥测出的微应变值，直至加载程序结束。
5 实验结果处理
先求理论计算值：根据弯曲理论可知Ｄ1、 Ｄ3、测点受拉； Ｄ2、Ｄ4测点受压，并且为单向应力状态。
其应力大小σ=6FX/bh 2
，又由虎克定律σ=E ε，在E=200Gpa 时，知：ε=6FX/Ebh 2
；此为被测点应变的理论计算值。
再求实验测量值：把各次实验数据记录表中F 每增加500N 时ε的增加值求出，应有5个ε的增加值。
然后计算它们的算术平均值ε；此为被测点应变的实验测量值。
理论计算值与实验测量值进行比较，可以验证和分析本次实验的成果，并写出试验报告。
6 思考题：
⑴单臂、半桥、全桥测量各有何特点？如何在实际测量中加以利用？ ⑵被测梁有何特点？试举出工程中的应用实例。