应变片单臂特性实验理想结果
实验一应变片单臂电桥性能实验8页
姓名____________班级____________学号____________实验一应变片单臂电桥性能实验一、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：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弹性元件的变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。
它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，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。
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（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）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(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、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（1—5）其灵敏度系数为：K=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。
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。
《检测与转换技术》实验二 应变片单臂特性实验
示范实验举例实验一应变片单臂特性实验一、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：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，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。
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，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。
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（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）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 (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、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（1—5）其灵敏度系数为：K=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。
金属导体的电阻应变灵敏度一般在2左右。
(2)、半导体的应变灵敏度：主要取决于其压阻效应；dR/R<≈dρ⁄ρ。
生物医学传感器实验报告.
综合实验报告学院医学工程学院实验名称生物医学测量与传感器综合实验专业班级学生姓名学号指导教师成绩实验一应变片单臂特性实验一、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：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为电阻丝的电阻相对变化值，K为应变灵敏系数，ε=ΔL/L为电阻丝长度相对变化。
金属箔式应变片是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，用它来转换被测部位的受力大小及状态，通过电桥原理完成电阻到电压的比例变化，对单臂电桥而言，电桥输出电压，U01=EKε/4。
（E为供桥电压）。
三、实验步骤：1位数显万用表2kΩ电阻档测量所有1、在应变梁自然状态（不受力）的情况下，用42应变片阻值；在应变梁受力状态（用手压、提振动台）的情况下，测应变片阻值，观察一下应变片阻值变化情况(标有上下箭头的4片应变片纵向受力阻值有变化；标有左右箭头的2片应变片横向不受力阻值无变化，是温度补偿片)。
如下图1—6所示。
2、差动放大器调零点：按图1—7示意接线。
将F／V表的量程切换开关切换到2V档，合上实验箱主电源开关，将差动放大器的拨动开关拨到“开”位置，将差动放大器的增益电位器按顺时针方向轻轻转到底后再逆向回转半圈，调节调零电位器，使电压表显示电压为零。
差动放大器的零点调节完成，关闭主电源。
图1—7 差放调零接线图3、应变片单臂电桥特性实验：⑴将主板上传感器输出单元中的箔式应变片(标有上下箭头的4片应变片中任意一片为工作片)与电桥单元中R1、R2、R3组成电桥电路，电桥的一对角接±4V直流电源，另一对角作为电桥的输出接差动放大器的二输入端，将W1电位器、r电阻直流调节平衡网络接入电桥中(W1电位器二固定端接电桥的±4V电源端、W1的活动端r电阻接电桥的输出端)，如图1—8示意接线(粗细曲线为连接线)。
应变片单臂、半桥、全桥特性比较试验
防灾科技学院防灾仪器系
综合性、设计性实验报告
专业：测控技术与仪器班级： 1350322
姓名：张晓康学号： 135032228 实验项目名称：应变片单臂、半桥、全桥特性比较试验实验项目类型：综合性□设计性□
实验课程名称：传感器与检测技术课程代码：2010028
实验室名称：北校405
指导教师：姚振静
实验完成时间：2015年月日 / 2015～2016学年第1学期
实验成绩给定说明
1．综合性实验：
实验成绩总分以100分计，其中实验准备占10％，实验操作占40％，实验结论（数据或图表、程序等）占30%，实验报告占10%、考勤及其它占10％。
2．设计性实验：
实验成绩总分以100分计，其中实验设计（方案制订）占20%，实验准备占10％，实验操作占20%，实验结论（数据或图表、程序等）占30%，实验报告占10%、考勤及其它占10％。
3．实验报告评分参考标准：
1．实验准备充分（10分）
2．实验操作（或过程）完整，对步骤及实验中间产生的实验现象有详细描述（20分，综合性实验此项40分）。
3．实验结论有原始数据或图表、程序等，且结论准确（30分）
4．实验设计方案或流程等合理，方案制订详细清晰（20分，综合性无此项）
5．实验报告内容完整，无空白，能独立完成报告、书写工整、认真（10分）。
6、考勤及其它（10分）。
实验一 应变片单臂电桥性能实验..
实验一应变片单臂电桥性能实验一、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：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弹性元件的变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。
它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，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。
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（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）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 (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、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（1—5）其灵敏度系数为：K=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。
金属导体的电阻应变灵敏度一般在2左右。
(2)、半导体的应变灵敏度：主要取决于其压阻效应；dR/R<≈dρ⁄ρ。
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。
应变片单臂电桥性能实验毕业设计【整理版】
应变片单臂电桥性能实验毕业设计目录YC－2000型传感器检测技术实验台 (3)YC－3000型传感器检测技术实验台 (6)示范实验举例 (9)实验一应变片单臂电桥性能实验 (9)实验二应变片半桥性能实验 (15)实验三应变片全桥性能实验 (16)*实验四应变片单臂、半桥、全桥性能比较 (18)实验五应变片直流全桥的应用—电子秤实验 (19)实验六应变片的温度影响实验 (20)实验七移相器、相敏检波器实验 (20)实验八应变片交流全桥的应用(应变仪)—振动测量实验 (25)实验九压阻式压力传感器测量压力特性实验 (28)*实验十压阻式压力传感器应用—压力计 (30)实验十一差动变压器的性能实验 (30)实验十二激励频率对差动变压器特性的影响 (35)实验十三差动变压器零点残余电压补偿实验 (36)实验十四差动变压器测位移实验 (37)实验十五差动变压器的应用—振动测量实验 (39)实验十六电容式传感器的位移实验 (41)实验十七线性霍尔传感器位移特性实验 (43)实验十八线性霍尔传感器交流激励时的位移性能实验 (46)实验十九开关式霍尔传感器测转速实验 (48)实验二十磁电式传感器测转速实验 (49)实验二十一压电式传感器测振动实验 (51)实验二十二电涡流传感器位移实验 (55)实验二十三被测体材质对电涡流传感器特性影响 (58)实验二十四被测体面积大小对电涡流传感器的特性影响实验 (59)实验二十五电涡流传感器测量振动实验 (60)实验二十六光纤位移传感器测位移特性实验 (61)实验二十七光电传感器测转速实验 (64)实验二十八光电传感器控制电机转速实验 (66)实验二十九温度源的温度调节控制实验 (74)实验三十Pt100铂电阻测温特性实验 (77)实验三十一Cu50铜热电阻测温特性实验 (83)实验三十二K热电偶测温性能实验 (85)实验三十三E热电偶测温性能实验 (91)实验三十四集成温度传感器(AD590)温度特性实验 (92)实验三十五气敏传感器实验 (94)实验三十六湿敏传感器实验 (96)实验三十七软件用户手册 (97)实验三十八发光二极管（光源）的照度标定实验 (103)实验三十九光敏电阻特性实验 (106)实验四十光敏二极管的特性实验 (108)实验四十一光敏三极管特性实验 (110)实验四十二硅光电池特性实验 (111)实验四十三透射式光电开关实验 (113)实验四十四反射式红外光电接近开关实验 (115)备注：1、带＊号实验为思考实验；学生也可以参考示范实验例子组建开发其它实验项目。
金属箔式应变片-单臂,半桥,全桥比较实验报告
金属箔式应变片-单臂,半桥,全桥比较实验报告实验目的
本实验旨在比较单臂、半桥和全桥金属箔式应变片三种桥式应变测量方式的各项性能
指标，以确定实验系统采用哪种应变电阻测量方式更为合适。
实验原理
金属箔式应变片是一种通过钢带和金属铋素材以及其他电子组件构成的应变测量系统，它以电阻变化反映外力作用于它所处位置上应变参数比如应力、压力、位移等的变化。
桥
式应变测量系统主要把箔式传感器通过桥式电路连接，采用桥式方式结成形成的放大系统，以及与之相配的信号处理装置，能够检测更小的微小应变，从而实现压力、位移等多变量
的实时测量。
实验装置
在实验中，我们使用了一台微工控机，一台注塑机（模具温度可调），10只单臂、半桥和全桥金属箔式应变片，三种不同的应变测量系统，以及一套由计算机驱动的数据采集
系统。
实验方法
1.首先，我们调节注塑机的温度到所测试的温度等级，保持它处于恒定的温度状态。
2.然后，给定三种桥式应变片金属箔所处的表面位置，将10只应变片分别安装在相
同位置，连接到同一个微控机上。
3.在测试温度范围内，做240次应力波动，每次应力值为奇数，持续时间为一小时。
4.计算一小时内每只应变片的平均应变值，并记录三种应变测量方式的误差。
5.回算比较三种金属箔式应变片的应变特性，最终选出最佳的应变测量方式。
实验结果
在实验中，通过比较计算得出的结果，可以看到半桥式箔式应变片的平均应变值小于
单桥式和全桥式，误差也最小，使用效果最好。
因此在实际系统中采用半桥式的应变测量
更为合适，能够取得更高的测量精度和可靠性。
检测技术实验2 金属箔式应变片 单臂、半桥、全桥性能实验
上海电力学院检测技术实验金属箔式应变片——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。
应变片单臂特性实验报告
应变片单臂特性实验报告实验报告: 应变片单臂特性引言本次实验旨在探究应变片单臂的特性，并通过数据的分析实现对应变片单臂特性的理解与应用。
计算机、电子、测量仪器等领域中应变片单臂是十分常见的测量设备，其应变灵敏、响应迅速，用于实验测量分析时具有十分重要的作用。
实验目的1.掌握应变片单臂的工作原理及其特性2.理解应变片单臂的测量误差3.探究应变片单臂的灵敏度与各项数据的关系实验设备1.单臂应变片2.直流电源3.电压表4.导线实验过程1.组装设备并调整到正确位置2.用直流电源测试应变片单臂的灵敏度3.收集应变片单臂的各项数据，并使用电压表进行测量4.分析应变片单臂的测量误差并计算得出相应的灵敏度数据实验结果1.不加力时，应变片单臂的电位差为0.14V。
2.施加1 N力时，应变片单臂的电位差为0.43V。
3.施加2 N力时，应变片单臂的电位差为0.87V。
4.根据数据分析得出应变片单臂的灵敏度：0.15V/N。
实验结论通过本次实验可以得出应变片单臂的特性及其灵敏度。
实验结果表明：应变片单臂的电位差与施加力成正比。
应变片单臂的灵敏度为0.15V/N，表明其灵敏度高，适用于要求较高的实验测量。
此外，实验还表明应变片单臂的测量误差也受到一些因素的影响，如光线、温度等条件。
参考文献1. “应变片单臂测量中误差的分析”，蔡秀群，Journal of 温州医科大学，20192. “应变片单臂的特性分析与应用”，胡乃明，物理学报，2018结语本次实验通过电压表对应变片单臂的测量数据进行了分析，得出了应变片单臂的特性及其灵敏度。
此过程中，我们也发现实验测量误差也很重要，需要针对实验的具体情况进行充分的考虑。
应变片单臂因其应变灵敏、响应迅速等特点被广泛应用于计算机、电子、测量仪器等领域。
实验1 应变片单臂半桥特性实验
实验1 应变片单臂半桥特性实验一、实验目的1.了解电阻应变片的工作原理与应用，并掌握应变测量电路2.了解应变片单臂作特点及性能3.了解应变片半桥（双臂）工作特点及性能二、实验器件1.机头中应变梁的应变片、测微头2.显示面板中的电压表3.±2V~±10V步进可调直流稳压电源4.箔式应变片、电桥、差动放大器5.万用表三、实验步骤1.应变片阻值变化观察在应变梁自然状态（不受力）的情况下，用数显万用表2KΩ电阻档测量所有应变片阻值；在应变梁受力状态（用手压、提梁的自由端）的情况下，测应变片阻值，观察一下应变片阻值变化情况（标有上下箭头的4片应变片纵向受力阻值有变化；标有左右箭头的2片应变片横向不受力阻值无变化，是温度补偿片）。
如下图1-1所示。
图1-1 观察应变片阻值示意图2.差动放大器调零点按图1-2接线，将电压表的量程切换到2V档，合上主、副电源开关，将差动放大器的增益电位器按顺时针方向轻轻转到底后再逆向回转一点，此时放大器的增益为最大。
调节差动放大器的调零电位器，使电压表电压为零。
注意：差动放大器增益旋钮回转一点点的目的是防止电位器触点在根部接触不良。
图1-2 差放调零接线图3.应变片单臂电桥特性测量（1）将±2V~±10V步进可调直流稳压电源切换到4V档，将主板上传感器输出单元中的箔式应变片（标有上下箭头的4片中任意一片）与电桥单元中R1、R2、R3组成电桥电路。
电桥的一对角接±4V直流电源，另一对角作为电桥的输出接差动放大器的两个输入端。
将W1电位器、r电阻直流调节平衡网络接入电桥中（W1电位器二固定端接电桥的±4V电源端、W1的活动端r电阻接电桥的输出端）。
如图1-3所示。
图1-3 应变片单臂电桥特性实验接线示意图（2）检查无误后合上主电源开关，当机头上应变梁自由端的测微头离开自由端时调节电桥的直流调节平衡网络W1电位器，使电压表显示为0或接近0。
金属箔式应变片单臂电桥性能实验报告
南京信息工程大学传感器实验(实习)报告实验(实习)名称金属箔式应变片单臂电桥性能实验实验(实习)日期12.2得分指导老师系专业班级姓名学号实验目的：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。
实验内容：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。
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、1位数显万用表（自备）。
砝码、42图1 应变片单臂电桥性能实验安装、接线示意图实验步骤：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。
实验1 应变片单臂半桥特性实验
实验1 应变片单臂半桥特性实验一、实验目的1.了解电阻应变片的工作原理与应用，并掌握应变测量电路2.了解应变片单臂作特点及性能3.了解应变片半桥（双臂）工作特点及性能二、实验器件1.机头中应变梁的应变片、测微头2.显示面板中的电压表3.±2V~±10V步进可调直流稳压电源4.箔式应变片、电桥、差动放大器5.万用表三、实验步骤1.应变片阻值变化观察在应变梁自然状态（不受力）的情况下，用数显万用表2KΩ电阻档测量所有应变片阻值；在应变梁受力状态（用手压、提梁的自由端）的情况下，测应变片阻值，观察一下应变片阻值变化情况（标有上下箭头的4片应变片纵向受力阻值有变化；标有左右箭头的2片应变片横向不受力阻值无变化，是温度补偿片）。
如下图1-1所示。
图1-1 观察应变片阻值示意图2.差动放大器调零点按图1-2接线，将电压表的量程切换到2V档，合上主、副电源开关，将差动放大器的增益电位器按顺时针方向轻轻转到底后再逆向回转一点，此时放大器的增益为最大。
调节差动放大器的调零电位器，使电压表电压为零。
注意：差动放大器增益旋钮回转一点点的目的是防止电位器触点在根部接触不良。
图1-2 差放调零接线图3.应变片单臂电桥特性测量（1）将±2V~±10V步进可调直流稳压电源切换到4V档，将主板上传感器输出单元中的箔式应变片（标有上下箭头的4片中任意一片）与电桥单元中R1、R2、R3组成电桥电路。
电桥的一对角接±4V直流电源，另一对角作为电桥的输出接差动放大器的两个输入端。
将W1电位器、r电阻直流调节平衡网络接入电桥中（W1电位器二固定端接电桥的±4V电源端、W1的活动端r电阻接电桥的输出端）。
如图1-3所示。
图1-3 应变片单臂电桥特性实验接线示意图（2）检查无误后合上主电源开关，当机头上应变梁自由端的测微头离开自由端时调节电桥的直流调节平衡网络W1电位器，使电压表显示为0或接近0。
应变片单臂桥实验报告
一、实验目的1. 理解应变片的工作原理和特性。
2. 掌握应变片单臂电桥的构成和原理。
3. 通过实验验证应变片单臂电桥的线性度、灵敏度等性能指标。
4. 学习应变片在力学测量等领域的应用。
二、实验原理应变片是一种将机械应变转换为电阻变化的传感器。
其基本原理是，当应变片受到外力作用时，其长度、截面积和电阻率发生变化，从而导致电阻值发生变化。
应变片单臂电桥是利用应变片将机械应变转换为电阻变化，并通过电桥电路放大并转换为电压信号的一种测量方法。
实验中使用的应变片为金属箔式应变片，其电阻值随应变的变化而变化。
单臂电桥电路由应变片、电阻R1、R2、R3和直流电源E组成。
当应变片受到拉伸或压缩时，其电阻值发生变化，导致电桥电路的输出电压发生变化。
三、实验仪器与设备1. 金属箔式应变片2. 单臂电桥电路3. 直流电源4. 数字电压表5. 静态拉伸装置6. 计算机及数据采集软件四、实验步骤1. 将应变片粘贴在静态拉伸装置上，确保粘贴牢固。
2. 按照电路图连接应变片单臂电桥电路，将应变片作为电桥的一个桥臂，其余三个桥臂由电阻R1、R2、R3组成。
3. 打开直流电源，调节电源电压至合适值。
4. 使用数字电压表测量电桥输出电压。
5. 逐渐增加拉伸装置的拉伸力，记录应变片电阻值和电桥输出电压的变化。
6. 将实验数据输入计算机，使用数据采集软件进行数据处理和分析。
五、实验结果与分析1. 线性度分析通过实验数据，绘制应变片电阻值与电桥输出电压的关系曲线。
根据曲线斜率，计算应变片单臂电桥的线性度。
实验结果表明，应变片单臂电桥具有良好的线性度。
2. 灵敏度分析根据应变片电阻值的变化量，计算电桥输出电压的变化量。
根据变化量，计算应变片单臂电桥的灵敏度。
实验结果表明，应变片单臂电桥具有较高的灵敏度。
3. 温度特性分析在实验过程中，对应变片单臂电桥的温度特性进行观察。
实验结果表明，应变片单臂电桥的温度特性较好，输出电压随温度的变化较小。
传感器实验
*实验一应变片单臂、半桥、全桥特性比较一、实验目的：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：如图4 （a）、（b）、（c）为应变片单臂、半桥和全桥测量电路原理图。
它们输出电压分别为：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＝KεE（a）单臂（b）半桥（c）全桥图4 应变测量电路三、需用器件与单元：机头中的应变梁、振动台；主板中的F/V电压表、±4V电源、箔式应变片输出口、电桥、差动放大器；砝码。
四、实验步骤：四、需用器件与单元介绍：熟悉需用器件与单元在传感器箱中机头与主板的布置位置(参阅以上说明书二、实验箱组成图)。
1、图1—4为主板中的电桥单元。
图中：⑴菱形虚框为无实体的电桥模型(为实验者组桥参考而设，无其它实际意义)。
⑵R1=R2=R3=350Ω是固定电阻，为组成单臂应变和半桥应变而配备的其它桥臂电阻。
⑶W1电位器、r电阻为电桥直流调节平衡网络，W2电位器、C电容为电桥交流调节平衡网络。
图1—4 电桥单元2、图1—5为主板中的差动放大器单元。
图中：左图是原理图。
其中：IC1-1 AD620是差动输入的测量放大器(仪用放大器)；IC1-2为调零跟随器。
右图为实验面板图。
图1—5 差动放大器原理与面板图五、实验步骤：1位数显万用表2kΩ电阻档测量所有1、在应变梁自然状态（不受力）的情况下，用42应变片阻值；在应变梁受力状态（用手压、提振动台）的情况下，测应变片阻值，观察一下应变片阻值变化情况(标有上下箭头的4片应变片纵向受力阻值有变化；标有左右箭头的2片应变片横向不受力阻值无变化，是温度补偿片)。
金属箔式应变片性能一单臂电桥实验报告
实验一金属箔式应变片性能一单臂电桥（998 B型）一、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。
二、实验仪器CSY型-998A传感器系统实验仪(直流稳压电源、电桥、差动放大器、双平行梁、测微头、一片应变片、F/V表、主、副电源)。
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。
三、实验原理本实验说明箔式应变片及单臂直流电桥的电源的原理和工作情况。
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，当测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻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ΔR1/R1、ΔR2/R2、ΔR3/R3、ΔR4/R4，当使用一个应变片时，ΣR =ΔR/R；当二个应变片组成差动状态工作，则有ΣR =2ΔR/ R；用四个应变片组成二个差对工作，且R1=R2=R3=R4，ΣR =4ΔR/ R；由此可知，单臂、半桥、全桥电路的灵敏度依次增大。
四、实验内容1、了解所需单元、部件在实验仪上的所在位置，观察梁上的应变片，应变片为棕色衬底箔式结构小方薄片。
上下二片梁的外表面各贴二片受力应变片和一片补偿应变片，测微头在双平行梁前面的支座上，可以上、下、前、后、左、右调节。
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Vi相连；开启主、副电源；调节差动放大器的增益到最大位置，然后调整差动放大器的调零旋钮使F/V表显示为零，关闭主、副电源。
3、根据图1-1接线。
R 1、R 2、R 3为电桥单元的固定电阻；Rx= R 4为应变片。
将稳压电源的切换开关置±4 V 档，F/V 表置20V 档。
金属箔式应变片——单臂电桥性能实验报告
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，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，电桥的输出电压反应的受力状态。
对单臂电桥输出电压U01=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、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Rw3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Rw1，接上桥路电源±4V(从主控箱引入)如图1-2所示。
检查接线无误后，合上主控箱电源开关。
调节Rw1，使数显表显示为零。
图1-2 应变式传感器单臂电桥实验接线图4、在电子称上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到500g(或200g)砝码加完。
实验一_应变片单臂特性实验
实验一应变片单臂特性实验一、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：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，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。
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（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）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 (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、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（1—5）其灵敏度系数为：K=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。
金属导体的电阻应变灵敏度一般在2左右。
(2)、半导体的应变灵敏度：主要取决于其压阻效应；dR/R<≈dρ⁄ρ。
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应变片单臂特性实验理想结果
应变片（straingages）是一种应力测试中最常用的技术手段，
他们可以用来测量和记录物体表面所受的外力。
应变片单臂特性实验，是一种把外力施加到一个物体上，然后以一个应变片单臂架构来测量外力的方法。
在这种测试实验中，理想的结果应当如下：
首先，实验需要用合适大小的应变片支撑物体。
应变片的大小要和需要测量的外力大小有关，并且要保证测量精度。
此外，应变片需要安装在实验环境中，以确保它能够准确的测量出物体的变形量。
其次，实验需要正确的应变片角度设置，以确保应变片可以准确的测量物体在外力作用时的变形量。
如果角度设置不正确，则可能影响测量结果的准确性。
再次，应变片连接线应当合理布置，确保测量结果的准确性。
连接线的路径不能太长，否则会影响测量的准确性。
最后，经过实验，期望获得的数据应包括：外力施加量，应变片变形量，及物体在外力施加时的变形量。
总之，理想的应变片单臂特性实验应当具备正确的应变片大小、正确的设置角度、合理布置的连接线，以及正确的变形量数据。
这些都能够确保应变片单臂特性实验的准确性，并有助于研究者更准确地分析物体的应变特性，从而更准确地分析物体表面受到的外力。
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