金属箔式应变片与电桥测量电路
金属箔式应变片实验报告
一、实验目的1. 了解金属箔式应变片的工作原理和结构特点。
2. 掌握金属箔式应变片的安装方法及注意事项。
3. 通过实验验证金属箔式应变片的性能，包括灵敏度、非线性误差、温度系数等。
二、实验原理金属箔式应变片是一种将应变转换为电信号的传感器。
当应变片受到拉伸或压缩时，其电阻值发生变化，从而产生电压信号。
实验中，利用金属箔式应变片组成的电桥电路，通过测量电桥输出电压的变化，来反映应变片受到的应变。
三、实验仪器与材料1. 金属箔式应变片2. 电桥电路3. 稳压电源4. 电压表5. 数字多用表6. 加载装置7. 温度计8. 实验台四、实验步骤1. 将金属箔式应变片安装在实验台上，确保其固定牢固。
2. 将应变片接入电桥电路，连接稳压电源和电压表。
3. 在加载装置上施加一定的力，观察电压表读数的变化。
4. 记录不同加载力下的电压值。
5. 改变加载方向，重复步骤3和4，观察电压值的变化。
6. 测量应变片的温度，记录不同温度下的电压值。
7. 利用数字多用表测量应变片的电阻值。
五、实验结果与分析1. 灵敏度测试根据实验数据，绘制应变片电压值与加载力的关系曲线。
根据曲线斜率，计算应变片的灵敏度。
2. 非线性误差测试根据实验数据，绘制应变片电压值与加载力的关系曲线。
通过曲线拟合，得到线性拟合曲线，计算非线性误差。
3. 温度系数测试根据实验数据，绘制应变片电压值与温度的关系曲线。
通过曲线拟合，得到线性拟合曲线，计算温度系数。
六、实验结论1. 通过实验验证了金属箔式应变片的工作原理和结构特点。
2. 实验结果表明，金属箔式应变片具有较高的灵敏度和较好的线性度。
3. 温度对金属箔式应变片的影响较小，温度系数较小。
七、实验总结本次实验对金属箔式应变片进行了性能测试，了解了其工作原理和结构特点。
通过实验，掌握了金属箔式应变片的安装方法及注意事项。
实验结果表明，金属箔式应变片具有较高的灵敏度和较好的线性度，适用于各种应变测量场合。
1实验(一)金属箔式应变片性能-单臂电桥
1实验(一)金属箔式应变片性能-单臂电桥
金属箔式应变片是一种检测应变的设备，它可以测量在物体表面的微小的变形，以此
作为绘制应力应变的数据源。
它的基本原理是所测量的物体表面会发生变形，随之介质
（金属）会形成一个电容，从而用电容的变化来反应物体表面变形的程度，从而用来检测
应力和形变。
金属箔式应变片常用于测量应变等物理量。
单臂电桥测量应变片的特点是它可以测量
微小的电阻变化值。
在使用单臂电桥测量应变片时，由于应变片材料中存在着金属箔，可
以使得箔片电阻匹配单臂电桥，也可以消除外部干扰。
金属箔片是电路负载的一种元器件，它可以完成不同的测量，检测电阻变化。
为了测量微小的电阻，要求金属箔的材料非常薄，这样能够得到更精确的测量结果。
在使用金属箔式应变片的测量过程中，要求被测物体弯曲的幅度越小越好，这样可以
更好地达到更精确的测量结果，同时测量时间也会更短。
此外，为了准确测量应变片，在
装配时也要十分谨慎，为了避免出现短路或漏电等问题，在大多数情况下，专业的技术人
员会配合单臂电桥的调试工作，保证安装的牢固可靠。
总的来说，金属箔式应变片可以用来测量物体表面的小变形，是重力加载、压力加载、风压加载和扭转加载等因素变形分析的首选应变测试仪器。
单臂电桥测量应变片具有测量
结果精准灵敏、成本低、操作方便和测量过程简单等优点，在微小变形测量方面应用广泛，是一种成熟且可靠的应力应变测量工具。
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
金属箔式应变片是一种测量物体应变的传感器。
它由金属箔制成，其形状和尺寸随应变恒定地改变。
通常，金属箔式应变片被粘贴到物体上，以测量该物体的应变。
为了实现测量，必须将应变片作为电桥的一部分，以便以电信号的形式测量物体的应变。
单臂电桥是一种含有一根臂的常规电桥，这个臂是一个金属箔式应变片。
单臂电桥常用于测量物体的微小应变，因为它能够提供极高的灵敏度和精度。
在本次实验中，我们将测量单臂电桥的性能，并研究如何使用它来测量物体的应变。
实验步骤：
1.将单臂电桥接入一个稳定的电源电路。
2.将一个金属杆或物体加入电桥电路，在物体上粘贴一个应变片。
3.使用数字多用表（DMM）检测电桥的电阻，并记录其值。
4.施加一个已知的应变到应变片上（例如用千分尺或细度卡测量），并记录DMM的值。
5.再次检测电桥的电阻，并将其记录下来。
重复以上步骤，测量不同大小的应变并记录结果，并绘制应变与电桥电阻的关系曲线。
结果分析：
根据获得的数据，可以绘制出应变与电桥电阻的关系曲线。
这个曲线应该是线性的，因为应变片对一个物体的应变是线性的。
此曲线可用于测量未知应变的物体。
通过测量电桥电阻并使用该曲线，我们可以计算出未知物体的应变值。
总之，单臂电桥是一种灵敏和高精度的应变测量工具，可用于测量各种应用场景中的多种物体的微小应变。
在进行实验时，应注意实验室安全，并根据实验结果和所使用的工具及设备的说明书，确定测量值的准确性和可靠性。
金属箔式应变片电桥实验档--大学生电子信息系作业
一、实验目的
了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥、半桥以及全桥工作原理和性能。
并比较各种形式的优点和性能特征。
二、实验的数据
单臂电桥实验电路接线图如下所示：
根据数据对灵敏度进行计算：
K1=dU/dW={[(4.9-2.4)+(7.3-4.9)+(9.7-7.3)+(12.2-9.7)+(14.6-12.2)+(17.2-14.6)]/6 }/10≈0.247
半桥实验电路接线图如下所示：
根据数据对灵敏度进行计算：
K2=
dU/dW={[(9.6-4.8)+(14.8-9.6)+(19.8-14.8)+(24.8-19.8)+(29.8-24.8)+(34.8-29.8)]/6 }/10=0.5
全桥测量电路如下图所示：
根据数据对灵敏度进行计算：
K3=dU/dW={[(19.7-9.8)+(29.5-19.7)+(39.3-29.5)+(49.1-39.3)+(58.9-49.1)+(68.7-58.9)]/6}/10≈
0.982
三、实验数据总结以及分析：
由上面的实验数据可得:K3=2K2=4K1
通过这次实验，我从中学到了许多。
实验中有许多的细节问题，例如应变片受力不均匀的时候会引起读数误差大，读数有时时候会出现正负的现象等。
另外，这次的实验并不是那么的容易，需要一定的细心和耐心。
在电路连线中。
一次又一次的电路连线，考验着我们细心与耐心。
最后就是对电路进行检查，要慢慢的来，不能急于求成，否则就会失败，使电路不能正常的工作。
这次的实验使我认识到了做任何事情都要有严肃认真的态度。
态度决定成败。
金属箔式应变片实验
实验A 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U o1= EKε/4。
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位数显万用表（自备）。
2图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〔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。
3、应变片单臂电桥实验：拆去放大器输入端口的短接线，将暂时脱开的引线复原(见图1接线图)。
山东交通学院实验一 金属箔式应变片性能一单臂电桥
实验一金属箔式应变片性能一单臂电桥一、实验目的：了解金属箔式应变片及单臂电桥的工作原理。
二、实验原理：本实验说明箔式应变片及单臂直流电桥工作原理：箔式应变片是最常用的测力传感元件，使用时应变片要牢固地粘贴在测试体表面，当测试体受力发生形变时，应变片的敏感栅长度也随同发生变形，其电阻也随之发生相应的变化，通过测量电路，将应变片电阻的变化变成电信号输出，完成力（非电量）与电量的转换。
差动电桥电路是应变片最常用的测量电路，当桥路4个电阻处于对臂阻值乘积相等时，电桥平衡，输出为零。
设：桥臂四个电阻分别是R1、R2、R3、R4，各电阻的相对变化率分别为ΔR1/R1、ΔR2/R2、ΔR3/R3、ΔR4/R4，如:R1=R2=R3=R4=R、ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4=ΔR、ΔR＜＜R, 则：桥路输出电压（Vo）为：Vo=Vi×(ΔR1/R1+ΔR2/R2+ΔR3/R3+ΔR4/R4)/4 = Vi×(ΔR/R)/4，注：Vi——供桥电压，由此可知当使用一个应变片（单臂电桥）时：Vo=Vi（ΔR/R）/4；当使用二个应变片（半桥）时：Vo=Vi（ΔR/R）/2；当使用四个应变片（全桥）时：Vo=Vi（ΔR/R）；因此在差动电桥电路中单臂、半桥、全桥电路的灵敏度依次增大。
三、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（998A 和N型适用）或应变悬臂梁（998B型适用）、砝码、F/V表。
四、旋钮初始位置：直流稳压电源置±4V档，F/V表置2V档，差动放大增益最大。
五、实验步骤：1、了解所需单元、部件在实验仪上的所在位置，观察称重传感器（998A和N型适用）或应变悬臂梁（998B型适用）上的应变片，应变片为棕色衬底箔式结构小方薄片。
上下二片梁的外表各贴二片受力应变片。
2、将差动放大器调零：用连线将差动放大器正（+）、负（-）端对地短接。
差动放大器输出端与F/V表的输入插口Vi相连；差动放大器增益旋至最大，开启主电源，然后调整差动放大器调零旋钮使F/V表显示为零，关闭主电源。
金属箔式应变片性能单臂电桥实验报告
金属箔式应变片性能单臂电桥实验报告一、实验目的1. 通过金属箔式应变片单臂电桥实验，学习如何使用应变片进行测量；2. 掌握单臂电桥测量电阻的方法；3. 分析电桥测量误差，为提高测量精度提供基础。
二、实验原理1. 金属箔式应变片金属箔式应变片是一种材料表面加贴细小金属箔片的应变测量元件。
其基本原理是应变预应力引起的电阻变化，即金属箔在受力后，电阻随着应变量的改变而产生变化。
金属箔式应变片常用于测量应变和受力。
2. 单臂电桥单臂电桥是一种测量电阻的电桥，由电源、电桥电阻、待测电阻和检流计组成。
其基本原理是利用电流经过电桥时，经过待测电阻后在检流计处产生的电压大小来间接测量电阻的大小。
三、实验步骤1. 准备工作：将金属箔式应变片加载到机械压力测试平台上，调整相应参数并进行预热；2. 将电桥电路组装好，确保电源、检流计的连接正确无误；3. 调整电桥电阻使电路达到平衡状态；4. 施加一定的荷载，通过对应变不同的金属箔电阻值变化的测量，计算应变值；5. 多次重复测量，获得稳定可靠的数据。
四、实验结果及分析1. 多次测量获得的应变数据分别如下：0.0012，0.0013，0.0011；2. 将上述测量数据平均后计算得到平均应变值为0.0012；3. 分析误差：在实际测量中，应变片到载荷的变形以及电器元件的误差都会对测量产生一定的影响。
若误差过大，将会对测量结果产生较大的影响，因此在实验中应尽力减小误差。
五、实验结论与思考通过金属箔式应变片单臂电桥实验，我们掌握了应变片的应用技能以及单臂电桥的测量原理，学习了如何通过电桥实验获得待测电阻的精确值，同时深入了解了误差分析和优化的相关原理方法。
通过这次实验，我们加深了对电子电路基础知识的理解和应用，并提高了实验操作和数据分析的能力水平。
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。
实验一金属箔式应变计性能—应变电桥
实验一金属箔式应变计性能—应变电桥实验目的：1、观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式；2、测试应变梁变形的应变输出；3、熟悉传感器常用参数的计算方法。
实验原理：本实验说明箔式应变片及直流电桥的原理和工作情况。
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，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R1、R2、R3、R4中，电阻的相对变化率分别为ΔR l/R l、ΔR2/R2、ΔR3/R3、ΔR4/R4，当使用一个应变片时，RR=R∆∑；当二个应变片组成差动状态工作，则有2RR=R∆∑；用四个应变片组成二个差动对工作，且R1= R2= R3= R4=R，4RR=R∆∑。
实验所需部件：直流稳压电源土4V、应变式传感器实验模块、贴于主机工作台悬臂梁上的箔式应变计、螺旋测微仪、数字电压表。
实验步骤：1、连接主机与模块电路电源连接线，差动放大器增益置于最大位置〈顺时针方向旋到底)，差动放大器"+" "一"输入端对地用实验线短路。
输出端接电压表2V 挡。
开启主机电源，用调零电位器调整差动放大器输出电压为零，然后拔掉实验线，调零后模块上的"增益、调零"电位器均不应再变动。
(图1)2、观察贴于悬臂梁根部的应变计的位置与方向，按(图1)将所需实验部件连接成测试桥路，图中R1、R2、R3分别为模块上的固定标准电阻，R为应变计〈可任选上梁或下梁中的一个工作片)，图中每两个节之间可理解为一根实验连接线，注意连接方式，勿使直流激励电源短路。
将螺旋测微仪装于应变悬臂梁前端永久磁钢上，并调节测微仪使悬臂梁基本处于水平位置。
3、确认接线无误后开启主机，并预热数分钟，使电路工作趋于稳定。
检测与仪表实验实验1-4
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，拉伸时电阻增大，压缩时电阻减小，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为ε⋅=∆k RR式中RR∆为电阻丝电阻相对变化； k 为应变灵敏系数；ll∆=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组件。
通过它转换被测部位受力状态变化、电桥等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。
三、需用仪器与单元：应变传感器实验模块、应变式传感器、砝码、直流电压表、±15V 电源、±4V 电源、万用表（自备）。
四、实验步骤：应变感器实验模块说明：应变传感器实验模块由应变式双孔悬臂梁载荷传感器（称重传感器）、加热器+5V 电源输入口、多芯插头、应变片测量电路、差动放大器组成。
实验模板中的R1（传感器的左下）、R2（传感器的右下）、R3（传感器的右上）、R4（传感器的左上）为称重传感器的应变片输出口；没有文字标记的5个电阻符号是空的无实体，其中4个电阻符号组成电桥模型是为电路初学者组成电桥连接方便而设；R5、R6、R7是350 固定电阻，是为应变片组成单臂电桥、双臂电桥（半桥）而设的其他桥臂电阻。
加热器+5V 是传感器上的加热器的电源输入口，做应变片温度影响实验时使用。
多芯插头是振动源的振动梁上的应变片输入口，做应变片测量振动实验时使用。
1、将托盘安装到传感器上，如图1-1所示。
图1-1 传感器托盘安装示意图2、测量应变片的阻值：当传感器上的托盘上无重物时，分别测量应变片R1、R2、R3、R4的阻值。
在传感器的托盘上放置10只砝码后再分别测量R1、R2、R3、R4的阻值变化，分析应变片的受力情况（受拉的应变片：阻值变大，受压的应变片：阻值变小。
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。
金属箔式应变片全桥性能实验
中国地质大学（北京）实验报告专用纸实验名称：学号：1002123229 姓名：王秀禹同组人员：实验三金属箔式应变片全桥性能实验一、实验目的了解全桥测量电路的优点，理解全桥电路的性能特点。
二、基本原理全桥测量电路中，将受力状态相同的两片应变片接入点桥对边，不同方的应接入邻边，应变片初始阻值是R1=R2=R3=R4，当其变化值∆R1=∆R2=∆R3=∆R4时，桥路输出电压U O2=KEε∆，比半桥灵敏度又提高一倍，非线性误差进一步得到改善。
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电源数、±5V电源、数字万用表。
四、实验步骤1、接入模板电源±15V，检查无误后，合上主控台电源开关，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，Vo1输出端与数显电压表输入端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)，完毕后关闭主控台电源。
2、根据图3-1接入传感器，将R1、R2、R3、R4应变片接成全桥，注意受力状态不要接错。
接入桥路电源+5V，先粗调节Rw1，再细调RW4使数显表显示为零，保持增益不变；逐一加上砝码，将实验结果填入表3-1；进行灵敏度和非线性误差计算。
图3-1 应变片全桥性能实验接线图五、实验结果分析与处理1、记录数显表数值如下：表3-1：全桥测量时，输出电压与负载重量的关系：2、由所得数据绘出半桥电桥的传感器特性曲线如下图3-2 全桥传感器特性曲线由图可知，全桥的传感器特性曲线的线性特性良好，电桥输出灵敏度很高。
3、（1）计算系统灵敏度：ΔV=（58.2-28.0）+（88.4-58.2）+∙∙+（309-277）/9=（309-58.2）/9=31.22mV∙ΔW=20gS=ΔV/ΔW=1.56mV/g（2）计算非线性误差：Δm =（28.0+58.2+88.4+119.6+150.7+182.8+214.2+246+277+309）/10=167.39mVy FS=309mVδf =Δm / yFS×100%=54.2%六、思考题1、全桥测量中，当两组对边（R1、R3）电阻值相同时，即R1=R3，R2=R4,∆R2时，是否可以组成全桥：（1）可以？（2）不可以？而R1≠答：可以组成全桥电路。
金属箔式应变片——全桥性能实验实验报告4页
金属箔式应变片——全桥性能实验实验报告4页实验目的：1. 熟悉金属箔式应变片的工作原理及其使用方法；2. 了解电桥测量原理，实现全桥测量方案设计；4. 实验中应用全桥电路，得到金属箔式应变片的应变-电压输出特性曲线。
实验仪器：1.金属箔式应变片；2.电桥测量仪；3.电压源；4.万用表；5.螺旋卡尺；6.计算机。
实验原理：金属箔式应变片的特点是：采用金属箔片的变形特性，制成微小的电阻应变片，常用的箔片材料有：钨、铂等。
当应变片在受力作用下发生形变，其电阻值也会发生变化，因此可通过测量电阻变化量，了解应变片的应变量。
校准金属箔应变片：由于金属箔片家质差异及加工差异，未校准时其输出电压未知，因此需要校准，以获得稳定的输出结果。
全桥电路：全桥电路采用4个电阻绕成的“Wheatstone电桥”，使用电压源提供电能，经过测量电桥的电阻差值、电压差值等，即可计算测量量的值。
实验步骤：1. 通过螺旋卡尺测量样品上要粘贴应变片的长度和宽度；2. 将样品清洗干净，待干；3. 粘贴金属箔式应变片，注意对粘贴区域的清洁和紧密接触；4. 使用电桥测量仪进行电路连接，根据电桥测量仪的要求连接电源，连接电阻箱；5. 按照测量仪器的测量提示，进行校准，获得标准应变值；6. 施加预测荷载，观察电荷随荷载的变化。
根据荷载下应变的变化率，计算出样品中的应力值；7. 通过计算机记录所测量的电荷值和应变值，描绘出应变—电荷输出特性曲线。
实验结果和分析：1. 实验得到的应变-电荷输出特性曲线如下：2. 通过该特性曲线可以反映金属箔式应变片在各种荷载下的响应情况，具有重要的工程应用价值；3. 实验结果证实，金属箔式应变片是一种灵敏度高、稳定性好、响应速度快的应变传感器，具有广泛的应用前景。
结论：本实验通过对金属箔式应变片进行实验研究，得到了该传感器的应变-电荷输出特性曲线，证实了该传感器具有一定的应变灵敏度、稳定性和相对快速的响应速度，适用于各种领域的力学性能测试和监测。
金属箔式应变片三种桥路性能比较的实验原理和方法
金属箔式应变片三种桥路性能比较一、实验目的：1、了解金属箔片式应片及应变电桥的原理和性能；2、验证单臂、半桥、全桥的性能及相互间的关系；3、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变形转换成电阻的变化，再通过测量电路进一步将电阻的改变转换成电压或电流信号输出。
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。
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2r L A L R ⋅==πρρ（3-1）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（3—1）全微分得电阻变化率dR /R 为：ρρd r dr L dL R dR +-=2（3-2）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 （3-3）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（3—3）代入式（3—2）得：()ρρεμd R dR ++=21（3-4）式（3—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()l R dR εμ21+≈（3-5）其灵敏度系数为：()με21+==RdR K l 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。
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。
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。
金属箔式应变片三种桥路性能比较的实验原理和方法
金属箔式应变片三种桥路性能比较一、实验目的：1、了解金属箔片式应片及应变电桥的原理和性能；2、验证单臂、半桥、全桥的性能及相互间的关系；3、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变形转换成电阻的变化，再通过测量电路进一步将电阻的改变转换成电压或电流信号输出。
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。
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2r L A L R ⋅==πρρ（3-1）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（3—1）全微分得电阻变化率dR /R 为：ρρd r dr L dL R dR +-=2（3-2）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 （3-3）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（3—3）代入式（3—2）得：()ρρεμd R dR ++=21（3-4）式（3—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()l R dR εμ21+≈（3-5）其灵敏度系数为：()με21+==RdR K l 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。
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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。
根据表中玩得数据计算灵敏度，并做出 v —x关系曲线
图2. V-X关系曲线
意事项: 四、注
差动放大器调零后电位器不应再动，系统调零只能用电桥调整平衡电位器。
应变片可先用箱式片中除补偿片外的任何一片。
为了尽量减轻干扰和漂移，差放的增益不要放到最大。
考虑问题:本实验对直流稳压源和差放电路有何要求,
五、简述实验目的和原理，实验步骤，并按要求完成实验报告
实验1.2 单臂、半桥、全桥特性比较
一、实验目的
验证单臂单桥、半桥、全桥的性能。
二、所需单元及部件
直流稳压电源、差动放大器、电桥、F/V表、双平行梁测微头。
三、实验原理
单臂、半桥、全桥是指在电桥组成工作时，有一个桥臂、二个桥臂、全部四个桥臂(用应变片)阻值都随被测物理量而变化。
电桥的灵敏度:电桥的输出电压(或输出电流)与被测应变在电桥的一个桥臂上引起的电阻变化率之间的比值，称为电桥的灵敏度。
如图3是直流电桥，它的四个桥臂由电阻R1、R2、R3、R4组成，U0是供桥电压，输出电压为:
图3 直流电桥
当R1×R3=R2×R4则输出电压U为零，电桥处于平衡状态。
如果将R4换成贴在试件上的应变片，应变片随试件的受力变形而变形，引起应变片电阻R4的变化，平衡被破坏，输出电压U发生变化。
当臂工作时，电桥只有R4桥臂为应变片，电阻变为R，?R，其余各臂仍为固定阻值R,代入上式有:
组桥时，R1和R3，R2和R4受力方向一致。
四、实验步骤
1. 有关旋钮的初始位置，直流稳压电源打到?4V，F/V表打到2V档，差动放大器增益旋到最大处。
2.按前述方法观察梁上应变片，将差动放大器调零。
3.按图4接线，首先图中R4为工作应变片(R4工作状态如图)，
图4 接线图
R1、 R2、R3为精密电阻，r及RD为调平衡网络
4.装好并调整好测微头使双平衡梁处于水平位置(目测，但要使测微头足够向下移动10mm位置)，将直流稳压电源打到?4V档。
选择适当的放大增益，然后调电桥平衡电位器，使电压表指示为零(需预热几分钟表头才能稳定来)。
5.向下旋转测微头使梁向下移动,每隔1mm记下相应位移位置数和电压表读数填入下表。
保持放大器增益不变,将R3换为与R4工作状态相反的另一应变片(也就是6.
若选R4为" "标志应变片,则选R3为" "标志应变片),形成板桥,调好零点,同样测出读数,填入表中(格式同上).
7.保持差动放大器增益不变,R1、R2变为另两片工作应变片(工作状态也同样相反),接成一个直流电桥,调好零点。
同样测出数据填入表(格式同上)。
五、注意事项
1.在更换应变片时应将电源关闭。
2.在实验过程中发现F/V表超量程,1或1显示，关机将量程扩大。
3.在本实验中只能将放大器接成差动形式，否则系统不能正常工作。
4.直流稳压电源不能打得过大，以免损坏应变片或造成严重的自热效应。
六、思考题
1. 为什么R3和R4的工作状态要相反?若相同,其输出电压将会是多少?
2.比较单臂、半臂、全臂的灵敏度、稳定性并说明原因。
3.电桥的灵敏度与什么因素有关,如何用电桥特性来提高灵敏度和消除不利因素的影响,
4.测量时，电桥不平衡会对测量产生什么影响，为什么每次测量前要重新检查平衡,。