实验一金属箔式应变片实验报告.docx

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实验项目：实验一、二、三 金属箔式应变片

——单臂、半桥、全桥实验台号：

专

业：

物联网工程

年

级：

2014级

班

级：

1班

学生学号： ITT4004学生姓名： 黄曾斌

实验时间： 2016 年 5 月 20 日

实验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验

一．实验目的

了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。

二．基本原理

金属电阻丝在未受力时，原始电阻值为R=ρL/S。

电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：

式中?R/R为电阻丝电阻的相对变化，K为应变灵敏系数，???L/L为电阻丝长度

相对变化，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元件，通过它转换被测部位的受力状态变化，电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。

U ?

U ?

?R?R??R ?R?

RR ?RR

1

4

2 3

E

输出电压：

O

单臂工作：电桥中只有一个臂接入被测量，其它三个臂采用固定电阻；输出

U ?EK?/4。

O1

双臂工作：如果电桥两个臂接入被测量，另两个为固定电阻就称为双臂工作电桥，又

称为半桥形式；半桥电压输出U

?EK?/2。

O2

全桥方式：如果四个桥臂都接入被测量则称为全桥形式。全桥电压输出U ?EK?。

O3

三．需用器件与单元

CGQ-001实验模块、CGQ-013实验模块、应变式传感器、砝码、电压表、±15V电源、

±4V电源、万用表（自备）。

四．实验步骤

根据图1-1应变式传感器已装于应变传感器模块上。传感器中各应变片已接入模块的应变片 托盘

引出线固定垫圈

固定螺丝 应变片

加热丝

弹性体限程螺丝

模块

图1-1 应变式传感器安装示意图

左上方的BF

、BF

、BF

、BF

。加热丝也接于模块上，可用万用表进行测量判别，R

=R =

1 2 3 4

BF1

BF2

RBF3=RBF4=350Ω，加热丝阻值为50Ω左右。2．差放调零

电桥调零

在电子秤上放置一只砝码，读取电压表数值，依次增加砝码和读取相应的电压表值，直到200g砝码加完。记下实验结果填入表1-1，关闭电源。

表1-1 单臂电桥输出电压与加负载重量值

重量（g）

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

电压（mv）

0

1.5

3.0

4.5

6.0

7.5

9.0

10.8

12.5

14

15.5

回程测量电压（mv）

f1 F?S根据表1-1计算系统灵敏度S，S=?u/?W（?u输出电压变化量；?W重量变化量）计算线性误差：?=?m/y×100%，式中?m为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差：yF?S满量程输出平均值，此处为

f1 F?S

由所得数据绘出单臂电桥的传感器特性曲线如下

(mv)

（g）

(1)计算系统灵敏度Δu=1.5mVΔW=20g

S=Δu/ΔW=0.075mV/g

计算非线性误差：

Δm =（0+1.5+3.0+4.5+6.0+7.5+9.0+10.8+12.5+14+15.5）/11=7.67mVyFS=15.5mV

δf1 =Δm/yFS×100%=49.5%

五．思考题

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）应变片

正、负应变片均可。

答：正、负应变片都可以，因为正负对单臂电桥的传感器特性无影响。

实验二 金属箔式应变片——半桥性能实验

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

不同受力方向的两片应变片接入电桥作为邻边，电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善。

当两片应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压Uo

=EK?/2。

2

三．需要器件与单元

同实验一。

四．实验步骤

传感器安装同实验一。做实验（一）2的步骤，实验模块差动放大器调零（注意：同时做实验一、二、三时，实验一调节差动放大器为零后，后面实验二、三不再调节差动放大器）。

根据图2-1接线。BF、BF为CGQ-013实验模块左上方的应变片，注意BF和

1 2 2

BF1受力状态相反，即将传感器中两片受力相反（一片受拉、一片受压）的电阻应变片作为电桥的相邻边。接入桥路电源±4V，调节电桥调零电位器Rw1进