实验报告

四、实验步骤：

1、差动放大器调零。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“+”“-”输入端对地用实验线短路。输出端接电压表2V 档。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。

金属箔式应变片——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 = K ε式中：∆R/R 为电阻丝电阻相对变化,k 为变灵敏系数，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 U 01

=EK ε /4 。当应变片阻值

和应变量相同时，半桥输出电压 U 02

=EK ε/2。桥输出电压 U 03

= EK ε，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、数显表、±15V 电源、 ±4V

电源、万用表。

（图1）

2、观察贴于悬臂梁根部的箔式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），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。调节模块上的W D电位器，使桥路输出为零。

4、用螺旋测微仪带动悬臂梁分别向上和向下位移各5mm ,每位移1mm记录一个输出电压值，并记入下表：

位移mm 0

电压V 0

5、依次将图（1）中的固定电阻R1，换接应变计组成半桥、将固定电阻R2 、R3，换接应变计组成全桥。

6、重复3-4步骤，完成半桥与全桥测试实验。

7、根据表中所测数据在同一坐标上描出V-X曲线，计算灵敏度S：S=X

V∆

∆，

/

比较三种桥路的灵敏度，并做出定性的结论。

8、观察改用交流激励电源时应变片的工作特性。

六注意事项：

1、由于悬臂梁弹性恢复的滞后及应变片本身的机械滞后，所以当螺旋测微仪回到初始位置后桥路电压输出值并不能马上回到零，此时可一次或几次将螺旋测微仪反方向旋动一个较大位移，使电压值回到零后再进行反向采集实验。

2、实验中实验者用螺旋测微仪进行位移后应将手离开仪器后方能读取测试系统输出电压数，否则虽然没有改变刻度值也会造成微小位移或人体感应使电压信号出现偏差。

3、应变片接入桥路时，要注意应变片的受力方向，一定要接成差动形式，即邻臂受力方向相反，对臂受力方向相同，如接反则电路无输出或输出很小。

4、更换应变片时应将电源关闭。

七、实验数据处理

>> figure

x=[20.677 20.177 19.677 19.177 18.677 18.177 17.677 ]

y=[0.000 -0.014 -0.029 -0.046 -0.061 -0.074 -0.089]

a=polyfit(x,y,1)

xi=20.677 :-0.5:17.677

yi=polyval(a,xi);

x =20.6770 20.1770 19.6770 19.1770 18.6770 18.1770

17.6770

y =0 -0.0140 -0.0290 -0.0460 -0.0610 -0.0740 -0.0890

a = 0.0299 -0.6187

xi =20.6770 20.1770 19.6770 19.1770 18.6770 18.1770

17.6770

>>

plot(x,y,'go','MarkerEdgeColor','k','MarkerFaceColor','g','Marker

Size',6);

xlabel('坐标');

ylabel('电流值');

axis([15 21 -0.1 0])

hold on

>> plot(xi,yi,'linewidth',2,'markersize',16);

legend('原始数据点','拟合曲线');

plot(x,y,'-r.')

sprintf('曲线方程：y=+(%0.5g)*x+(%0.5g)',a(1),a(2))

ans =曲线方程：y=+(0.029929)*x+(-0.61865)

>> x=[18.479 17.979 17.479 16.979 16.479 15.979 15.479]

y=[0.000 -0.005 -0.013 -0.017 -0.023 -0.029 -0.037]

a=polyfit(x,y,1)

xi=18.479 :-0.5:15.479

yi=polyval(a,xi);