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金属箔式应变片的性能试验

学校：汕头大学专业：电子信息工程年级：10级姓名：胡丹

(一)单臂电桥性能检测法

一、实验目的

了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理与性能，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形变时，其电阻值会发生变化，这就是电阻应变效应。且（为应变灵敏系

数）

金属箔式应变片是一种敏感器件，通过它可以转换被测部位的受力状态变化。而电桥的作用就是完成电阻到电压的变化，其输出反映了相应的受力状态。单臂电桥输出电压

。

三、实验设备

主机箱（）、应变式传感器实验模板、托盘、砝码。

四、实验数据处理

重量和电压数据

重量（g）20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 电压（mV） 4 9 14 19 24 29 34 39 44 49

重量和电压的关系曲线

1.计算单臂测量系统的灵敏度S：

的平均值为：

灵敏度

2.计算非线性误差：

这里以理论拟合直线，即以输出0%为起点，满量程输出（此处为49mV）的100%作终点的直线（）为基准直线。如上图所示，可以看出，

当砝码总重20g时取得最大偏差。

而，所以，。

五、思考题

1.单臂电桥时，作为桥臂电阻应变片应选用：（1）正（受拉）应变片（2）负（受压）

（3）正、负应变片均可以？

答：正、负应变片均可以。当采用负应变片时，得到的电压是负值。

2.查阅传感器的相关资料，概述衡量传感器的性能特性都有哪些指标？

答：静态特性：线性度、迟滞、重复性、阈值、灵敏度、稳定性、噪声、漂移；

动态特性：时间常数、阻尼系数、固有频率。

(二)半桥性能检测法

一、实验目的

比较半桥与单臂电桥的不同性能，了解其特点。

二、基本原理

不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，电桥输出灵敏度提高，非线性误差也可以消除。当应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压。

三、实验设备

主机箱（）、应变式传感器实验模板、托盘、砝码。

四、实验数据处理

重量和电压数据

重量（g）20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 电压（mV）11 21 30 40 50 60 70 80 90 100

重量和电压的关系曲线

1.计算单臂测量系统的灵敏度S：

的平均值为：

灵敏度

2.计算非线性误差：

这里以理论拟合直线，即以输出0%为起点，满量程输出（此处为100mV）的100%作终点的直线（）为基准直线。如上图所示，可以看出，

当砝码总重20g时取得最大偏差。

而，所以，。

五、思考题

1.半桥测量时两个不同受力状态的电阻应变片接入电桥时，应放在：（1）对边；（2）

邻边。

答：邻边。

2.桥路（差动电桥）测量时存在非线性误差，是因为：（1）电桥测量原理上存在非线

性；（2）应变片应变效应是非线性的；（3）调零值不是真正为零。

答：调零值不是真正为零。

(三)全桥性能检测法

一、实验目的

了解全桥测量电路的优点。

二、基本原理

全桥测量电路中，将受力方向相同的两应变片接入电桥对边，相反的应变片接入电桥邻边。当应变片初始阻值：，其变化值时，其桥路

输出电压。其输出灵敏度比半桥电路又提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到改善。

三、实验设备

主机箱（）、应变式传感器实验模板、托盘、砝码。

四、实验数据处理

重量（g）20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 电压（mV）20 40 59 79 99 119 138 158 178 197

重量和电压的关系曲线

1.计算单臂测量系统的灵敏度S：

的平均值为：

灵敏度

2.计算非线性误差：

这里以理论拟合直线，即以输出0%为起点，满量程输出（此处为197mV）的

100%作终点的直线（）为基准直线。如上图所示，分析数据和

可以得到，当砝码总重120g时取得最大偏差。

而，所以，。

五、思考题

1.测量中，当两组对边（为对边）电阻值相同时，即，，而

时，是否可以组成全桥：（1）可以；（2）不可以。

答：不可以。

(四)直流全桥的应用—电子秤实验

一、实验目的

了解全桥测量电路的优点。

二、实验设备

主机箱（）、应变式传感器实验模板、托盘、砝码。

三、实验数据处理

重量（g）20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 电压（mV）20 40 60 80 100 120 140 160 180 200

1.计算单臂测量系统的灵敏度S：

的平均值为：

灵敏度

2.计算非线性误差：

这里以理论拟合直线，即以输出0%为起点，满量程输出（此处为200mV）的100%作终点的直线（）为基准直线。如上图所示，分析数据和可以得

到，最大偏差。

所以，。

因为，，所以只要把电压表的量纲改为g，该电路就可以作为一个电子秤来称重了。

(五)金属箔式应变片的温度影响实验

一、实验目的

了解全桥测量电路的优点。

二、基本原理

电阻应变片的温度影响，主要来自两个方面。敏感栅丝的温度系数，应变栅的线膨胀系数与被测试件的线膨胀系数不一致会产生附加应变。因此，被测体受力状态不变而温度变化时，输出会有变化。

三、实验设备与器件

主机箱、应变式传感器实验模板（含加热器）、托盘、砝码。

四、实验数据处理

因为，,所以

五、思考题

查阅传感器的相关资料，阐述金属箔式应变片的温度影响有哪些消除方法。