实验一接桥方式与静态电阻应变仪的使用

实验一接桥方式和静态电阻应变仪的使用

一、实验目的和要求

⒈利用不同的电桥桥路组合进行应变测量，了解提高测量灵敏度和消除误差影响的

方法，从而掌握用这种方法解决测量中的实际问题。

⒉了解温度效应，并懂得消除方法。

⒊熟悉静态应变仪的功能和使用。

二、实验仪器和设备

DH-3815N 静态应变测试系统 1 套

贴有应变片的等强度梁 1 根

砝码（40N） 1 组

电吹风 1 只

其他工具若干

三、实验内容和步骤

⒈准备

⑴由指导教师介绍仪器的功能和使用方法。

⑵熟悉应变仪及其配套软件的使用方法（详见仪器使用说明书）。

⑶开机预热10 分钟。

注意：该仪器功能比较多，具体操作须由指导教师现场指导。

⒉静态应变测量

（等强度梁的材料参数：b=4.58cm、h=0.378cm、L=30cm）

图1-1

图1-2 接桥方式

根据图1-1 及图1-2 进行以下操作。

应变仪桥路方式为“方式二”。（对于“DH-3815N 静态应变测试系统”，可由设置不同的“桥路方式”来决定测量的类型。如直接测出被测物的拉压应变或弯曲应变。）

⑴半桥测量

具体联接形式见表1-4 的“方式二”或“方式三”的“与采集箱的连接”。

①按图1-2(a)进行接线：应变仪接线柱Eg、Vi+两点接上纵向片（即图1-1 上的1

号片，下同），Vi+、0 接温度补偿片。每级加载10N，每加一级荷载（包括0 荷载）记录

一次读数（填于表1-1 中），分四级加载至40N。再分四级卸载至零，同样每级记录读数，并看其回零否。再重复二次。

将最后加载40N 的读数再记录于表1-2 的第一栏中。

②按图1-2(b)进行接线：应变仪接线柱+Eg、Vi+接上纵向片（1 号片），Vi+、-Eg 接

上横向片（3 号片）。一次加载40N，读取数据，记录于表1-2 中的第二栏。

③按图1-2(c)进行接线：应变仪接线柱+Eg、Vi+接上纵向片（1 号片），Vi+、-Eg 接

下纵向片（4 号片）。一次加载40N，读取数据，记录于表1-2 中的第三栏。

④按图1-2(d)进行接线：应变仪接线柱+Eg、Vi+接上纵向片（1 号片），Vi+、-Eg 接

上纵向片（2 号片）。一次加载40N，读取数据，记录于表1-2 中的第四栏。

⑵全桥测量

具体联接形式见表1-4 的“方式五”或“方式六”的“与采集箱的连接”。

①按图1-2(e)进行接线：应变仪接线柱+Eg、Vi+两点接上纵向片（1 号片），Vi+、-Eg 间下接纵向片（4 号片），-Eg、Vi-间接下横向片（6 号片），Vi-、+Eg 间接上横向片（3 号片）。一次加载40N，读取数据，记录于表1-2 中的第五栏。

②按图1-2(f)进行接线：应变仪接线柱+Eg、Vi+两点接上纵向片（1 号片），Vi+、-Eg

间下接纵向片（4 号片），-Eg、Vi-间接下横向片（2 号片），Vi-、+Eg 间接上横向片（5

号片）。一次加载40N，读取数据，记录于表1-2 中的第六栏。

⒊作一点（补偿片）补多点（工作片）测量

应变仪桥路方式为“方式一”。

具体联接形式见表1-4 的“方式一”的“与采集箱的连接”。

将梁上的6 个测点分别接到应变仪上作半桥测量：补偿通道接补偿片；通道1～通

道6 分别①～⑥工作片。一次加载40N，读取各点的数据，记录于表1-3。测量时重复三

次，以取平均。

⒋温度对应变测量的影响

按⒊接法。应变仪桥路方式为“方式一”。在不加荷载并且温度补偿片置于常温的

情况下，用电吹风加热工作片，观察温度对应变测试的影响。

四、记录表格

表2-1 分级加载记录

单位：με

表2-2 不同接桥方式的应变值

表2-3 作多点测量时各点的应变值

⒈试述桥臂系数的物理意义。

桥臂系数的物理意义：惠斯顿电桥有源工作臂是数目，也就是对于一次测量的结构相对于测量单个应变片扩大或缩小的系数。

⒉将附表1-3 的数据自行对比，并与理论计算值对比，分析诸纵、横向片间的差异

的原因。

①测点1、2、4、5的绝对数值接近，3、6的绝对数值也接近，这是因为1、2、4、5分别测的是杆件的轴向拉压应变，而3、6测量的是横向的泊松应变。

②1、2测点数值绝对值只和和4、5测点和相近，而4、5测点绝对值之差比1、2测点的大，说明存在扭转的影响。纵向片的差异也是因为此。

③M=NL

=40×0.3=12 N/m，

I=1

12

bh3=

1/12×0.0458×〖0.00378〗^3=2.061×〖10〗^(−10)

σ= hM/2I= 110.02Mpa

ε=σ/E= 524με

而上面的平均值也为540με，故误差为：540−524

524

=3.05% < 5%，适应工程要求。

④出现上面误差的原因是：测量误差，应变片可能没有贴好而存在的相对滑移，计算的数据存在测量误差，材料本身的不确定性,弹性模量的不准确性等。

⒊根据附表1-3 的数据计算等强度梁材料的弹性模量和泊松比，并与理论值比较，

讨论它们之间的差异。

由上面的公式和推导，方法相似得到

E=2.06×1011 Mpa，μ=0.172. 出现差异的原因和上题类似。

（等强度梁的材料的参数：b=4.58cm、h=0.378cm、L=30cm）

⒋简述温度效应及消除方法。__

温度效应;接入电桥的电阻应变计的电阻值随温度变化，一边没升温一度，应变放大器的输出的变量可大几十微应变。

消除方法：用一片于工作片（贴在被测件上的应变计）阻值、灵敏系数和电阻温度系数都相同的应变计，把它贴在一块与被测件材料相同而不受力的试件上，并使他们处于同一个温度场中，电桥连接时使工作片和补偿片处在相邻的桥臂中。