实验四金属箔式应变片性能一全桥

实验四 金属箔式应变片性能——全桥四臂实验

一、实验目的：

了解金属箔式应变片，半桥单、双臂测量电路的工作原理和工作情形。

二、实验原理：

本实验说明箔式应变片及半桥单、双臂直流电桥的原理和工作情形。

电阻应变片是最经常使用的测力传感元件。当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在力灵敏物体（测件）表面，当测件受力发生形变（即为应变），应变片的灵敏栅随同变形，其电阻也随之发生相应的转变，通过测量电路，转换成电信号输出显示。

电桥电路是最经常使用的非电量电测电路中的一种，当电桥平稳时，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，电阻的相对转变率别离为1

1R R ∆、22R R ∆、3

3R R ∆、44R R ∆，当利用一个应变片时， R R R ∆=∑ ；当二个应变片组成差动状态工作，那么有R

R R ∆=∑2

；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 ，R R R ∆=∑4。 由此可知，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、双平行梁、四片应变片、F/V 表、主、副电源。

四、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，观看梁上的应变片，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的正（+）、负（-）、地短接。将差动放大器的输出端与F/V 表的输入插口V i 相连；开启主电源；调剂差动放大器的增益到最大位置（顺时针将差动放大器的增益旋钮调整到最大），然后调整差动放大器的调零旋钮，直至使F/V 表显示为零。关闭主电源，并将差动放大器的正（+）、负（-）极短接线全数撤去。

（3）、电桥的调零：依照如图1接线。R 1、R 2、R 3、R 4为应变片。将稳压电源的切换开关置±4V 档，F/V 表置2v 档。开启主电源，调剂电桥平稳网络中的R W1，使F/V 表显示为零，等待数分钟后将F/V 表置2V 档，再调电桥R W1（慢慢地调），使F/V 表显示为零。

（4）、在传感器上放上一只砝码，记下现在的电压数值，然后每增加一只砝码记下一个娄值并将这些数值填入下表。依照所得结果计算系统灵敏度S=V/W ，并作出V-W 关系曲线， V 为电压转变率， W 为相应的重量转变率。

重量（）

电压（）g m V

（5）、电桥的调零：依照如图2接线。R 1、R 2、R 3、R 4为应变片。将稳压电源的切换开关置±4V 档，F/V 表置2v 档。开启主电源，调剂电桥平稳网络中的R W1，使F/V 表显示为零，等待数分钟后将F/V 表置2V 档，再调电桥R W1（慢慢地调），使F/V 表显示为零。

（6）、在传感器上放上一只砝码，记下现在的电压数值，然后每增加一只砝码记下一个娄值并将这些数值填入下表。依照所得结果计算系统灵敏度S=V/W ，并作出V-W 关系曲线， V 为电压转变率， W 为相应的重量转变率。

重量（）

电压（）g m V

图3

（7）、电桥的调零：依照如图3接线。R 1、R 2、R 3、R 4为应变片。将稳压电源的切换开关置±4V 档，F/V 表置2v 档。开启主电源，调剂电桥平稳网络中的R W1，使F/V 表显示为零，等待数分钟后将F/V 表置2V 档，再调电桥R W1（慢慢地调），使F/V 表显示为零。

（8）、在传感器上放上一只砝码，记下现在的电压数值，然后每增加一只砝码记下一个娄值并将这些数值填入下表。依照所得结果计算系统灵敏度S=V/W ，并作出V-W 关系曲线， V 为电压转变率， W 为相应的重量转变率。

重量（）

电压（）g m V

图4

（9）、电桥的调零：依照如图4接线。R 1、R 2、R 3、R 4为应变片。将稳压电源的切换开关置±4V 档，F/V 表置2v 档。开启主电源，调剂电桥平稳网络中的R W1，使F/V 表显示为零，等待数分钟后将F/V 表置2V 档，再调电桥R W1（慢慢地调），使F/V 表显示为零。

（10）、在传感器上放上一只砝码，记下现在的电压数值，然后每增加一只砝码记下一个娄值并将这些数值填入下表。依照所得结果计算系统灵敏度S=V/W ，并作出V-W 关系曲线， V 为电压转变率， W 为相应的重量转变率。

重量（）

电压（）g m V

六、注意事项：

（1）、电桥上端虚线所示的四个电阻事实上并非存在，仅作为一标记，让学生组桥容易。

（2）、为确保实验进程中输出指示不溢出，可先将砝码加至最大重量，如指示溢出，适当减小差动放大增益，现在差动放大器没必要重调零。

（3）、做此实验时应将低频振荡器的幅度关至最小，以减小其对直流电桥的阻碍。

七、试探题：

（1）、本实验全桥测量进程中，电阻应变片R x1、 R x2、R x3、 R x4连接法有无要求？如有，请说明。

（2）、通过比较，能够看出半桥单臂、双臂和全桥四臂在实际测量中有何区别？

（3）、在半桥和全桥测量中，显现输出电压为负的情形，试分析缘故。若是要使得现在输出电压为正，电路应如何调整？