2实验(二)金属箔式应变片：单臂 半桥 全桥比较

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电子信息工程学系实验报告

课程名称：传感器与检测技术

实验项目名称：实验（二）金属箔式应变片单臂半桥全桥 实验时间：

班级：测控091 姓名：陈云 学号： 实 验 目 的:

验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间关系。

实 验 环 境:

CSY -910型传感器实验仪：直流稳压电源、差动放大器、电桥、F/V 表、测微头、双平行梁、应变片、主、副电源。

实 验 内 容 及 过 程:

1、实验原理

已知单臂、半桥和全桥电路的ΣR 分别为△R/R 、2△R/R 、4△R/R 。根据戴维定理可以得出测试电桥的输出电压近似等于ΣR.E4，电桥灵敏度Ku=Uo/△R/R ，于是对应单臂、半桥和全桥的电压灵敏度分别为E/4、E/2和E 。由此可知，当E 和电阻相对变化一定时，电桥及电压灵敏度与各桥臂阻值的大小无关。

2、旋钮初始位置

直流稳压电源打到±2V 档，F/V 表打到2v 档，差动放大器增益打到最大。

3、实验步骤

(1)按实验一方法将差动放大器调零后，关闭主、副电源。 (2)使用一片应变片，组建单臂电桥。

按图l 接线，图中Rx=R4为工作片，r 及Wl 为电桥平衡网络。完成接线与调整测微头使双平行梁处于水平位置(目测)，将直流电源打到±4V 档，选择适当的放大增益，然后调节W1，使F/V 显示零（需预热几分钟表头才能稳定下来）。记下此时的测微头的初始刻度。（Rx 接↑的应变片）

(3)旋动测微头的调节旋钮，记下梁自由端的位移和F/V 表的示值。

旋转测微头，使梁移动，每隔1mm 读一个数，将测得数值填入下表，然后关闭主、副电源。

(4)使用两片应变片，组建差动半桥，保持放大器增益不变，重复步骤（3）过程，记下所测得数据。

将R3固定电阻换为与R4（取↑应变片）受力方向相反的另一应变片（↓应变片），即取两片受力方向不同应变片，形成半桥。调节测微头使梁到水平位置(目测)，调节电桥Wl 使F/V 表显示为零，重复(3)

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过程同样测得读数填入下表：

(5) 使用四片应变片，组建差动全桥，保持放大器增益不变，重复步骤（3）过程，再次记下所测得数据。

保持差动放大器增益不变，将R1，R2两个固定电阻换成另两片受力应变片(即Rl 换成↓，R2换成↑)。组桥时，只要掌握对臂应变片的受力方向相同，

邻臂应变片的受力方向相反即可，否则相互抵消没有输出。接成一个直流全桥，调节测微头使梁到水平位置，调节电桥W ，同样使F/V 表显示零。重复(4)过程将读出数据填入下表：

(6)在同一坐标纸上描出X-V 曲线，比较三种接法的灵敏度。 实 验 结 果 及 分 析：

图中紫色所对应的直线是单臂电桥的情况，黄色是半臂电桥的情况，褐色是全桥的情况。通过比较可以发现它们的斜率依次是两倍的关系。通过本次实验验证了单臂时，Ku=E/4; 半桥时Ku=E/2;全桥时Ku=E.

实验心得：

经过此次的实验，让我们了解不同电桥的特性和实现方法，以及了解单臂电桥特性、差动半桥特性和差动全桥特性和他们各自的工作原理和工作情况。得知单臂电桥的灵敏度最低，差动半桥的灵敏度是单臂电桥的2倍和差动全桥的灵敏度为单臂电桥的4倍；以后的应用打下理论和实践基础。

附录：

注意事项

(1)在更换应变片时应将电源关闭。

(2)在实验过程中如有发现电压表发生过载，应将电压量程扩大。

(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±4V不能打的过大，以免损坏应变片或造成严重自热效应。

(5)接全桥时请注意区别各片子的工作状态方向。

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