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传感器与检测技术实验

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实验一金属应变片：单臂、半桥、全桥功能比较

实验性质：验证性实验

实验目的：

1、观察了解金属应用片的结构和粘贴方式；

2、测试悬臂梁变形的应变输出；

3、验证单臂、半桥、全桥测量电桥的输出关系，比较不同桥路的功能。

实验设备：

直流稳压电源、差动放大器、电桥、应变式传感器（电阻应变片）、电压表。

实验原理：

应变片是一种能将试件上的应变变化转换成电阻变化的传感元件。

使用应变片时，将其贴于测试件表面上。当测试件受力变形时，应变片也随之产生形变，相应

的电阻值将发生变化，通过测量电路最终将其转换为电压或电流的变化，测出应变片的灵敏度。

测量电桥是将被测非电量转换成电压或电流的一种常用的方法。

实验步骤：

1、设定旋钮的初始位置：直流稳压电源打到±2V档，电压表打到2V档，差动放大器增益打到最大。

2、将差动放大器调零。方法：用实验线将差放的正负输入端与地端连接在一起，增益设置在最大位

置，然后将输出端接到电压表的输入插口，打开主、副电源，调整差放的调零旋钮使表头指示为0。

3、根据图1的电路结构，利用电桥单元上的接线插孔和调零网络连接好测量线路（差动放大器接成

同相或反相均可）。图中R4为工作应变片，W1为可调电位器，r为调平衡电阻。电源由直流稳压电

源提供。

＋4V

R1R4

r+电压

W1-表

差放

R2R3

－4V

图1

4、将直流稳压电源打到±4V档。选择适当的放大增益，然后调整电桥平衡电位器，使表头指零(需

预热几分钟表头才能稳定下来)。

5、加上砝码，每加一个读数，将测得数值填入下表：

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重量

W(g)

电压

V(mV)

6、保持放大器增益不变，将R3换为与R4工作状态相反的另一应变片，形成半桥，调整电桥平衡电

位器，使表头指零。然后依次加上砝码，同样测出读数，填入下表：

重量

W(g)

电压

V(mV)

7、保持差动放大器增益不变，将R1，R2两个电阻换成另两片工作片，接成一个直流全桥，通过电

桥平衡电位器调好零点。依次加上砝码，将读出数据填入下表：

重量

W(g)

电压

V(mV)

8、在同一坐标纸上描出W-V曲线，比较三种接法的灵敏度S＝？。

问题：

1、根据实际测试的数据与理论上推导的公式相比较，结论如何？

2、对桥路测量线路有何特别的要求？为什么？

注意事项：

(1)在更换应变片时应将电源关闭，以免损坏应变片。

(2)在实验过程中如果发现电压表发生过载，应将量程扩大或将差放增益减小。

(3)直流稳压电源不能打的过大，以免损坏应变片或造成严重自热效应。

(4)接全桥时请注意区别各应变片的工作状态方向，保证R1与R3工作状态相同，R2与R4工作状态

相同。

(5)在本实验中只能将放大器接成差动形式，否则系统不能正常工作。

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