金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥比较(自检实验一)

实验报告

实验项目名称：金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥比较同组人

试验时间年月日，星期，节实验室K2，508传感器实验室指导教师

一、实验目的

1、了解金属箔式应变片，单臂、半桥、全桥的工作原理和工作情况。

2、验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间的关系。

二、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：式中为电阻丝电阻

相对变化，K为应变灵敏系数，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:

,

（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

,,代入式（2-1）

。

图6.1（b）为半桥电桥电路，R1、R2为应变片电阻，R3、R4为固定电阻

,,代入式（2-1）。

图6.1（c）为全桥电桥电路，R1、R2、R3、R4为应变片电阻，

,,代入式（2-1）。

三、所需单元及部件

STIM-01模块、STIM-05模块;±15V电源、万用表;电子连线若干

四、实验步骤

一、单臂电桥性能实验

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。

4、逐个放上砝码进行实验。记录实验数据。

二、半桥性能实验

1、按图7.1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。

4、逐个放上砝码进行实验。记录实验数据。

三、全桥性能实验

1、按图8.1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。

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。（如

果不能调到0mV，请适当调小模块差动放大器上的增益，再重复步骤3）

4、逐个放上砝码进行实验。记录实验数据。

（1）、按照上述实验步骤分别做单臂、半桥、全桥实验。

（2）、将测到的数据记录在下面表格中，并根据所测得的数据进行比较。

砝码（g）20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 单臂（mv）

半桥（mv）

全桥（mv）

（3）、在同一坐标字上描出X-V曲线，比较三种接法的灵敏度。

图6.2 单臂电桥性能测试实验接线图

图7.1 半桥性能测试实验接线图

图8.1 全桥性能测试实验接线图

五、注意事项

（1）在接换线时应将电源关闭。

（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）在本实验中应按照接线图正确接线，否则系统不能正常工作。