实验一金属箔式应变片性能—单臂电桥备课讲稿

实验一金属箔式应变片性能一单臂电桥

实验一金属箔式应变片性能一一单臂电桥

一、实验目的：

1、了解金属箔式应变片，单臂电桥的工作原理和工作情况。

2、掌握传感器的静态标定过程。

3、分析传感器的静态性能指标。

二、基本原理：本实验说明箔式应变片及单臂直流电桥的电源的原理和工作情况。应变片是最常用的测力传感元件。当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，当测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻也随之发生相应的变化，通过测量电路，转换成电信号输出显示。

电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种。当电桥平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻Ri、艮、R3、R4中，电阻的相对变化率分别为△ R/ R i、△ R2 R 2、△ R3 R 3、△ R4 R 4，当使用一个应变片时，刀R —;当两个应变片组成差动状态工作，则有刀R 2迟；用四个应变片

R R

组成两个差对工作，且R=R=R=R=R,刀R 雪。由此可知，单臂、半桥、全桥电路的灵敏度依次增大。

三、需用器件与单元：直流稳压电源、电桥、差动放大器、双平行梁、测

微头、一片应变片、电压/频率表、主、副电源。

四、旋钮初始位置：

直流稳压电源打到土2V档，电压/频率表（即电压/频率表）打到2V档，差动放大增益最大。

当应变梁收到拉力时，各应变片电阻值变化

五、实验步骤:

1、了解所需单元、部件在实验仪上的位置，观察梁上的应变片，应变片为棕色衬底箔式结构小方薄片。上下两片梁的外表面各贴两片受力应变片和一片补偿应变片，测微头在双平行梁前面的支座上，可以上、下、前、后、左、右调节。

2、将差动放大器调零：用连线将差动放大器的正（+）、负（-）、地短接，连接图如图1。将差动放大器的输出端与电压/频率表的输入插口V相连；开启主、副电源；调节差动放大器的增益到最大位置，然后调整差动放大器的调零旋钮，使电压/频率表显示为零，关闭主、副电源。

差动放大器

图2

3、根据图4接线（图3为原理图）。R、R2、R为电桥单元的固定电阻；

R4为应变片。将稳压电源的切换开关置土4V档，电压/频率表置20V档，调节测微头脱离双平行梁，开启主、副电源，调节电桥平衡网络中的W,使电

压/频率表显示为零，然后将电压/频率表置2V档，再调电桥W （慢慢地调），使电压/频率表显示为零。

图4

4、将测微头转动到10mm刻度附近，安装到双平行梁的自由端（与自由端磁钢吸合），调节测微头支柱的高度（梁的自由端跟随变化）使电压/频率表显示最小值，再旋动测微头，使电压/频率表显示为零（细调零），这时的测微头刻度为零位的相应刻度。

5、往上或往下旋动测微头，使梁的自由端产生位移，记下电压/频率表显

示的值。建议每旋动测微头一周即？ X=0.5mm记一个数值填入下表：（注意多次往复测量，至少5次。）

6根据所得结果分析系统测量范围、量程、静态灵敏度、端基线性度、平移端基线性度、最小二乘线性度、迟滞误差、重复度、分辨力、分辨率。

六、实验数据分析结果:

(1)系统测量范围:

⑵量程：

(3)静态灵敏度

(4)端基线性度

(5)平移端基线性度

(6)最小二乘线性度

(7)迟滞误差

(8)重复度

(9)分辨力

(10)分辨率

注意事项：

1、电桥上端虚线所示的四个电阻实际上并不存在，仅作为一标记，让学生组桥容易。

2、做此实验时应将低频振荡器的幅度关至最小，以减小其对直流电桥的影响。

3、电位器W、W,在有的型号仪器中标为RD RA

4、做此实验时应尽可能的使用新的短试验线，以及远离手机等具有电磁干扰的物体。

5、检查应变的好坏，只要用万用表测量一下每个应变片、3个固定电阻以及电位器的阻值即可，对应如下：

每个应变片和3个固定电阻的阻值为350欧左右，电位器的阻值范围为0- 10k。

六、思考题：

1、本实验电路对直流稳压电源和放大器有何要求？

参考答案：本实验的直流稳压电源输出的正负电压要基本对称。

电路对称性——电路的对称性决定了被放大后的信号残存共模干扰的幅度，电路对称性越差，其共模抑制比就越小，抑制共模信号(干扰) 的能力也就越差，因此该放大器的共模抑制比应相对比较大。

2、根据所给的差动放大器电路原理图(见附表一)，分析其工作原理，说明它既能作差动放大，又可作同相或反相放大器。