金属箔式应变片单臂电桥性能实验

金属箔式应变片单臂电桥性能实验

实验说明

本实验旨在通过金属箔式应变片单臂电桥性能实验，研究电桥电路中各元件间的关系，探究电阻的特性，进一步探究应变片的工作原理并且熟悉应变测量方法。此外，本实验还

将研究如何使用电桥进行精密测量。

实验原理

单臂电桥，也被称为无支艺电桥，由一个已知阻值的电阻R和一个未知电阻R1构成。它的基本原理是，将一个电阻R分配给两个不同的分支，使得其分配到有外力作用的应变

片分支的反向热电信号和环境温度变化的电动势的影响相互抵消，从而产生一个感到应变

片的应变反应信号。

为了使电桥的输出接近于0，可以通过调节电阻R的数值来确定电桥失配电阻R1未知数的大小。因此，单臂电桥通常用于测量很小的电阻值和形状不规则的物体的应变值。

在本实验中，我们使用金属箔式应变片作为测量对象。金属箔式应变片是一种能够反

映物体应变状态的材料。在物体发生形变时，应变片会随之发生微小的变形，从而改变电阻。这种特性可以被用来制作应变检测器，如应变计。应变计的应用范围非常广泛，比如

用于测量建筑物的位移和金属结构的应力变化等。

实验材料和仪器

1. 金属箔式应变片

2. 八个10kΩ电阻

3. 成品提供电桥电路板

4. 万用表

5. 直流电源单元

实验步骤

1. 根据电桥电路板上的布置图连接电桥电路。接线过程如下所示：

a. 将电阻1-4固定在电路板上

b. 在电路板的中央位置放置Msp（金属箔式应变片）。

c. 用导线连接电路板上的两个端点，将万用表设置为电阻测试模式，在电路板上测量电桥的失配电阻R1。

d. 调整电阻R的数值使得万用表的读数最小。如果万用表的读数仍然不为0，则通过调整电源电压的数值进行微调。

2. 在电路板上记录测量结果，并记录Msp上施加的应变值。

3. 重复步骤1和步骤2，至少连续测量10组数据。

结果分析

在本实验中，通过分析电桥电路板上的布置图，我们成功地搭建了金属箔式应变片单臂电桥电路，并使用万用表和直流电源单元来测试电桥的响应情况。实验结果表明，在Msp应变值从0%到100%的范围内，电桥测量的失配电阻R1（Ω）随着Msp应变值的增加而减小。

这进一步验证了应变片的性质可以用于测量物体的应变状态，从而推动应变检测技术的发展。除此之外，本实验还使我们更加熟悉了电桥电路的工作原理，以及如何使用电桥进行精密测量。