测试技术实验报告最终版汇总

BEEJING UNIVERSITY OF TECHNOLOGY

机械工程与应用电子技术学院

测试技术基础

实验报告

姓名_______________________________________

学号______________________________________

成绩______________________________________

2014年6月

实验一直流电桥实验

实验目的

金属箔式应变片的应变效应，单臂、半桥、全桥测量电路工作原理、性能。

二实验仪器

源、正负4V电源）。

三实验原理

电阻丝在外力作用下发生机械变形, 电阻值发生变化，这就是电阻应变效应,

关系式:

(1-1)

式中一R

为电阻丝电阻相对变化；R

k为应变灵敏系数；

—为电阻丝长度相对变化l

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组件。如图1-1 所示

应变传感器实验模块、托盘、砝码、试验台（数显电压表、正负15V直流电

通过这些应变片转换弹性体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，

（1）单臂电桥：如图1-2所示R 5 R Q R 7 R 为固定电阻，与应变片一起构

成一个单臂电桥，其输出电压

(1-2)

E 为电桥电源电压；

式（1-2）表明单臂电桥输出为非线性，非线性误差为

L 1

— 100% 。

2 R

（2）半桥：不同受力方向的两只应变片接入电桥做为邻边，如图

1-3。电桥

输出灵敏度提高，非线性得到改善，当两只应变片的阻值想同、应变数也相同时, 半桥的输出电压为

k 为应变灵敏系数；

f 为电阻丝长度相对变化; E 为电桥电源电压

式中 U o

R

—为电阻丝电阻相对变化;

R

E _R 2 R

(1-3)

应变片

式（1-3）表明，半桥输出与应变片阻值变化率呈线性关系。

（3）全桥：全桥测量电路中，将受力性质相同的两只应变片接到电桥的对边，不同

的接入邻边，如图1-4，当应变片初始值相等，变化量也相等时，其桥路输出

R

U o E —（1-

4）

R

式中E为电桥电源电压；

—为电阻丝电阻相对变化。

R

式（1-4）表明，全桥输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差得到进一步改善。

（4）比较：根据式（1-2）、（1-3）、（1-4）电桥的输出可以看出，在受力性质相同的情况下，单臂电桥电路的输出只有全桥电路输出的1/4，而且输出与应

变片阻值变化率存在线性误差；半桥电路的输出为全桥电路输出的1/2。半桥电路和全桥电路输出与应变片阻值变化率成线性。

四实验内容与步骤

1•应变传感器上的各应变片已分别接到应变传感器模块上方的R1、R2、R3、

R4上。R1、R3为梁上部电阻，R2、R4为梁下部电阻，当悬臂梁一端加重物时，R1、R3受拉力，R2、R4受压力。

2.差动放大器调零。从主控台接入±5V电源，检查无误后，合上主控台电源开关，将差动放大器的输入端Ui短接并与地短接，输出端Uo2借数显电压表（选择2V档）。将电位器Rw3调到增益最大位置（顺时针转到底），调节电位器Rw4 使电压表显示为0V。关闭主控台电源。（Rw3、Rw4的位置确定后不能改动）拔掉差动放大器输入端的短接线。

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3•按图1-2连线，将应变式传感器的其中一个应变电阻（如R1）接入电桥与R5、R6、R7构成一个单臂直流电桥。

加托盘。电桥输出接到差动放大器的输入端Ui，检查接线无误后，合上主控台电源开关，调节Rw1使电压表显示为零。

4.在应变传感器托盘上放置一只砝码，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200g砝码加完，记下实验结果，填入表中单臂一列。

5.保持差动放大电路不变，仿照步骤3,分别按图1-4, 1-6将应变电阻连接成半桥和全桥电路，做半桥和全桥性能实验，并将实验数据记录在下表中。

图卜I半桥面箍垛线閔

播主控箱褛数显轰

电源输岀Ll x地

图1-6全枚和額摂线幽

接主控弔 .

电源㈱出

应变传

感器实

验模块

五实验数据及处理、分析

1•根据实验所得数据分别计算单臂、半桥、全桥系统灵敏度S U W（U为输出电压变化量，W为重量变化量）。

电压/V 单臂0.029 0.058 0.086 0.116 0.145 0.174 0.203 0.232 0.261 0.291 半桥0.055 0.112 0.168 0.211 0.272 0.330 0.387 0.444 0.500 0.557 全桥0.115 0.227 0.338 0.415 0.562 0.673 0.787 0.899 1.013 1.125

(1)单臂：S=0.0015

(2)半桥：S=0.0028

半桥

实验二交流全桥称重实验