1、重庆邮电大学实验报告册

1、金属箔式应变片一一单臂电桥、半桥、全桥性能实验实验时间第6周周六5、6节成绩实验项目名称实验地点综合实验楼C611/C612实验指导教师雷璐宁一、实验目的1、了解金属箔式应变片的应变效应；2、掌握单臂电桥、半桥、全桥的工作原理，比较其性能。二、实验原理（或设计方案）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-kE（1-1）顼式中-为电阻丝电阻相对变化；k为应变系数；AZ一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。如图1-1所示， 将四个金属箔应变片（R1、R2、R3、R4）分别贴在双杆式悬臂梁弹性体的

2、上下两侧，弹性 体受到压力发生形变，应变片随悬臂梁形变被拉伸或被压缩。图1-1双杆式悬臂梁称重体感器结构图通过这些应变片转换悬臂梁被测部位受力状态变化，可将应变片串联或并联组成电 桥。如图1-2信号调理电路所示，R5=R6=R7=R为固定电阻，与应变片一起构成一个单臂 电桥，其输出电压(1-2)E AR./R1 + -2 RE为电桥电源电压；T I A/2L= 1a式1-2表明单臂电桥输出为非线性，非线性误差为 ：-图1-2单臂电桥面板接线图不同受力方向的两只应变片(R1、日2)接入电桥作为邻边，如图1-3。电桥输出灵 敏度提高，非线性得到改善，当两只应变片的阻值相同、应变系数也相同时，半桥的

3、输 出电压为芝旦=旦竺(1-3)22 R竺式中=为电阻丝电阻相对变化；k为应变系数；_ A/ .一 为电阻丝长度相对变化；E为电桥电源电压。式1-3表明，半桥输出与应变片阻值变化率呈线性关系。图1-3半桥面板接线图全桥测量电路中，将受力性质相同的两只应变片接到电桥的对边，不同的接入邻边，如 图1-4，当应变片初始值相等，变化量也相等时，其桥路输出Uo=ER式中E为电桥电源电压。竺一 为电阻丝电阻相对变化；式1-4表明，全桥输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差得到进一步改善。图1耳全桥面-板接线图三、实验仪器设备、材料双杆式悬臂梁应变传感器、电压温度频率表、直流稳压电源（4V）、差动放大器、

4、 电压放大器、万用表（自备）四、实验步骤（或设计过程）悬臂梁上的各应变片已分别接到面板左上方的R1、R2、R3、R4上，可用万用表测量 判别，R1=R2=R3=R4=350Q。按图1-2接好“差动放大器”和“电压放大器”部分，将“差动放大器”的输入端 短接并与地相连，“电压放大器”输出端接电压温度频率表（选择U），开启直流电源开 关。将“差动放大器”的增益调节电位器与“电压放大器”的增益调节电位器调至中间 位置（顺时针旋转到底后逆时针旋转5圈），调节调零电位器使电压温度频率表显示为 零。关闭“直流电源”开关。（两个增益调节电位器的位置确定后不能改动）调节千分尺（顺时针向下、逆时针向上），使悬臂

5、梁处于平直状态。按图1-2接好所有连线，将应变式传感器R1接入“电桥”与R5、R6、R7构成一个 单臂直流电桥。“电桥”输出接到“差动放大器”的输入端，“电压放大器”的输出接 电压温度频率表。预热两分钟。（直流稳压电源的GND1要与放大器共地）调节Rw1使电压温度频率表显示为零（选择U）。移动千分尺向下移0.5mm，读取数显表数值，依次移动千分尺向下移0.5mm读取相应 的数显表值，直到向下移动5mm，记录实验数据填入表1-1。将千分尺向上旋转，使悬臂梁恢复平直状态，按图1-3接好所有连线，将受力相反 的两只应变片R1、R2接入电桥的邻边。再次调节Rw1使电压温度频率表显示为零。重复步骤6,测

6、量并记录实验数据填入表1-2。将千分尺向上旋转，使悬臂梁恢复平直状态，按图1-4接好所有连线，将四个应变 片接入电桥。再次调节Rw1使电压温度频率表显示为零。重复步骤6,测量并记录实验数据填入表1-3。实验结束后，将千分尺向上旋转，使悬臂梁恢复平直状态，关闭实验台电源，整理 好实验设备。五、实验过程原始记录(数据、图表、计算等)(或设计计算、图纸等)表1-1位移(mm)0.511.522.533.544.55电 U1(mV)1122233344线性度为0.08333。表1-2位移(mm)0.511.522.533.544.55电 U1(mV)1234566789线性度为。表1-3位移(mm)0.511.522.533.544.55电 U1(mV)245791113141618线性度为。六、实验结果及分析（或设计总结）思考题：1、半桥测量时非线性误差的原因是什么？答：电桥测量原理上存在非线性；应变片的应变效应为非线性；调零值不是真正 为零。2、全桥测量中，当两组对边（R1、R3为对边）电阻值R相同时，即R1 = R3, R2 = R4, 而R1尹R2时，是否可以组成全桥？答：不可以，因为此时电桥输出电压不为零，不能进行预调平衡。总结：本次实验中，由于仪器的原因，按照原定实验步骤得出来的数据变化太小