机械工程测量与试验技术实验指导书

1、机械工程测量技术与试验技术实验指导书湖南工业大学机械工程学院 二0一二年十月一、实验项目：实验1 箔式应变片三种桥路性能比较实验2 交流全桥组成的电子秤二、实验说明: 学生在实验课前必须认真预习本指导书，并复习教材有关内容，为实验课做好充分准备，课后要求写出实验报告，并交指导教师批阅。 三、实验开出时间：日期班 级批次项 目 名 称地 点周次星期节次实 际 时 间备注305305305305实验1 箔式应变片三种桥路性能比较（一） 、实验目的：1. 观察了解箔式应变片的结构。2. 测试应变梁变形的应变输出。3. 比较各桥路间的输出关系。（二）、实验原理：本实验说明箔式应变片及半桥单臂直流电桥、

2、半桥双臂直流电桥、全桥的原理和工作情况。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，当测件受力发生变形，应变片的敏感栅随同变形，其电阻值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。 电桥电路是最常见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，即： 1、半桥单臂工作电桥 此时其中： 为电桥的输出电压，为电桥的输入电压。 桥路中为箔式应变片，为直流调平衡电位器，为电桥中的固定电阻。直流激励电源为4V。 2、半桥双臂工作电桥 此时，其中 ：为电桥的输出电压，为电桥的输入电压。3、四臂（全桥）工作电桥 此时，其中：为电桥的输出电压，为

3、电桥的输入电压。 由此可见，采用四臂工作的电桥能获得线性输出，同时它的输出电压为半桥单臂工作电桥输出电压的四倍，为半桥双臂工作电桥输出电压的二倍。（三）、实验所需部件： 直流稳压电源（4V档）、电桥、差动放大器、箔式应变片、悬臂梁、称重砝码、电压表。（四）、实验步骤：1、预热：确认接线无误后开启仪器电源,并预热数分钟。2、调零：先将差动放大器增益置最小的位置（逆时针方向旋转到底），然后缓慢调整电桥电位器,使测试系统输出接近零；再将差动放大器增益逐步往上调大至中间位置（不要调至最大位置），缓慢调整电桥电位器,使测试系统输出为零。3、加载：在悬臂梁上依次放上砝码，依次记录差动放大器输出电压值。（五

4、）、注意事项：1、实验前应检查接插线是否完好，连接电路时应尽量使用较短的接插线，以避免引入干扰。 2、接插线插入插孔时轻轻地做一小角度的转动，以保证接触良好，拔出时也轻轻地转动一下拔出，切忌用力拉扯接插线尾部，以免造成线内导线断裂。3、稳压电源不要对地短路。（六）、思考题1、使用仪器的名称是什么？仪器上有哪些传感器？2、在实验的各种组桥方式中，计算并判断哪种组桥方式的灵敏度(灵敏度S=V/W，V输出电压平均变化量，W重量变化量)最高？实验2 交流全桥组成的电子秤（一）、实验目的 1、了解交流激励的四臂应变电桥的原理；1、 掌握交流激励的四臂应变电桥的实际应用。（二）、实验原理 图（a）交流全桥

5、连线图 图（b）交流全桥连线示意图 图（c）交流全桥组桥图图（a）是交流全桥测量电路一般形式的连线图，图（b）是交流全桥测量电路一般形式的连线示意图。从交流应变电桥表面上来看，组成电桥四个臂的元件都是电阻，在调电桥平衡时只考虑电阻就够了，实际上必须把导线及应变片本身的分布电容考虑进去，（为了分析方便，把分布电容归并在两个桥臂中,见图（c）交流应变电桥）。这样，各桥臂阻抗分别为 ,电桥平衡时将各桥臂阻抗代入上式中，整理后得 可见，在进行平衡调节时不但应进行电阻平衡，还要进行电容平衡,且常需反复平衡多次。放大器的作用：将电桥输出的调幅波进行放大以满足相敏检波器的要求。相敏检波器的作用：放大后的调幅

6、波必须用相敏检波器将它还原（解调）为被测应变信号波形。相敏检波电路的主要特点是除了所需解调的调幅信号外，还要输入一个参考信号，有了参考信号就可以用它来监别输入信号的相位和频率。相敏检波电路还具有选频的能力，从而提高测控系统的抗干扰能够力。移相器的作用：是将信号的相位移动一个角度。因为相敏检波器的参考信号与被测信号有严格的相位关系，需由移相电路实现。低通滤波器的作用：相敏检波器输出的被测信号是被低频应变信号调制的高频信号，包括被检测的低频信号外，还有高频信号，为了还原被检测的信号，必须用低通滤波器去掉高频分量，保留低频应变信号。（三）、实验所需部件电桥、音频振荡器、差动放大器、移相器、相敏检波器

7、、低通滤波器、双孔悬臂梁、称重砝码、电压表（四） 、实验步骤1、 将音频振荡器LV端连接电压/频率IN端，将音频振荡器的地线连接电压/频率表的地线，并且将电压/频率表置于20K档，调节音频振荡器两个旋钮，使音频振荡器输出频率为5KHZ，然后拔掉连接线。2、 按图（a）连接线路。将电压/频率表置于2V档。3、 预热数分钟。4、 先将差动放大器增益置最小位置（逆时针方向旋转到底），然后缓慢调整电桥、WA电位器,使测试系统输出接近零；再将差动放大器增益逐步往上调大至中间位置（不要调至最大位置），缓慢调整电桥、WA电位器,使测试系统输出为零。5、在称重平台上逐步加上砝码进行标定，并将结果填入表格W（g）V (V) 6、取走砝码，在称重平台上加一未知重量的物品，记下电压表读数： （V）7、 根据坐标上WV曲线求出物品的重量。（五）、注意事项欲提高交流全桥的灵敏度，可用示波器观察相敏检波器输出端波形，若相敏检波器输出端波形脉动成份较大，则系统虽然可以调零，但灵敏度较低，提高灵敏度的方法是当系统初步调零后，再调节电桥中的电位器，使相敏检波器输出波形尽量平直，然后用手将悬臂梁压到最