1、實(shí)驗(yàn)二 金屬電阻應(yīng)變片與電橋測(cè)量電路的特性一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康? .進(jìn)一步認(rèn)識(shí)應(yīng)力、應(yīng)變和電阻的相對(duì)變化的關(guān)系2 .觀察了解應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)和粘貼方式。3 .比較各橋路間的輸出關(guān)系二.實(shí)驗(yàn)器材主機(jī)箱、應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、托盤(pán)、祛碼三.實(shí)驗(yàn)步驟分析重量(g)單臂電橋電壓(mv)雙臂半橋電壓(mv)四臂全橋電壓(mv)四.心得體會(huì)電阻應(yīng)變效應(yīng)：導(dǎo)體、半導(dǎo)體材料在外力作用下發(fā)生機(jī)械形變，導(dǎo)致其電阻值發(fā)生變化的物 理現(xiàn)象1 .單臂電橋輸出電壓 Uoi= UiKe /4。2 .半橋測(cè)量電路：不同受力方向的兩只應(yīng)變片接入電橋作為鄰邊， 電橋輸出靈敏度提高, 非線性得到改善。當(dāng)應(yīng)變片阻值和應(yīng)變量相同時(shí)，具橋路輸出電壓

2、UO后UKe /2。3 .全橋測(cè)量電路：將受力方向相同的兩應(yīng)變片接入電橋?qū)叄喾吹膽?yīng)變片接入電橋鄰邊。當(dāng)應(yīng)變片阻值和應(yīng)變量相同時(shí)，具橋路輸出電壓U03= UKe。具輸出靈敏度比半橋又提高了一倍，非線性誤差和溫度誤差均得到改善。（一）金屬箔式應(yīng)變片一一單臂電橋性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饨饘俨綉?yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)，單臂電橋工作原理和性能。二、基本原理：電阻絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值發(fā)生變化， 這就是電阻應(yīng) 變效應(yīng),描述電阻應(yīng)變效應(yīng)的關(guān)系式為：4R7R= Ke 式中：R為電阻絲電阻相對(duì)變化，K為應(yīng)變靈敏系數(shù),£ =AL/L為電阻絲長(zhǎng)度相對(duì)變化。金屬箔式應(yīng)變片就是通過(guò)光刻、腐蝕等

3、工藝制成的應(yīng)變敏感元件，通 過(guò)它轉(zhuǎn)換被測(cè)部位受力狀態(tài)變化。電橋的作用完成電阻到電壓的比例變化，電橋的輸出電壓反映了相應(yīng) 的受力狀態(tài)。對(duì)單臂電橋輸出電壓UOi= EKe /4。三、需用器件與單元：主機(jī)箱（±4V、±15V、電壓表）、應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０?、托盤(pán)、 1整碼、45位數(shù)顯萬(wàn)用表（自備）。四、實(shí)驗(yàn)步驟：應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０逭f(shuō)明：實(shí)驗(yàn)?zāi)０逯械?R、R2、R3、R4為應(yīng)變片，沒(méi)有文字標(biāo)記的 5個(gè)電阻符號(hào)下面是空的，其中 4個(gè)組成 電橋模型是為實(shí)驗(yàn)者組成電橋方便而設(shè)，圖中的粗黑曲線表示連接線。1、根據(jù)圖1應(yīng)變式傳感器（電子秤傳感器）已裝于應(yīng)變傳感器模板上。傳感器中4片應(yīng)變片和加

4、熱電阻已連接在實(shí)驗(yàn)?zāi)０遄笊戏降腞、R2、R3、R4和加熱器上。傳感器左下角應(yīng)變片為 R;右下角為R2;右上角為R3;左上角為R4O當(dāng)傳感器托盤(pán)支點(diǎn)受壓時(shí)，R1、R3阻值增加，R2、R4阻值減小，可用四位半數(shù)顯萬(wàn)用進(jìn)行測(cè)量判別。常態(tài)時(shí)應(yīng)變片阻值為350Q,加熱絲電阻值為 50 左右。安裝接線。RI0應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０鍒D1應(yīng)變片單臂電橋性能實(shí)驗(yàn)安裝、接線示意圖2、放大器輸出調(diào)零：將圖 1實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳戏糯笃鞯膬奢斎攵丝谝€暫時(shí)脫開(kāi)，再用導(dǎo)線將兩輸入端短接（V = 0）;調(diào)節(jié)放大器的增益電位器 Rw3大約到中間位置（先逆時(shí)針旋到底，再順時(shí)針旋轉(zhuǎn)2圈）；將主機(jī)箱電壓表的量程切換開(kāi)關(guān)打到2V檔，合上主機(jī)箱電

5、源開(kāi)關(guān)； 調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)０宸糯笃鞯恼{(diào)零電位器M 使電壓表顯示為零。3、應(yīng)變片單臂電橋?qū)嶒?yàn)：拆去放大器輸入端口的短接線，將暫時(shí)脫開(kāi)的引線復(fù)原（見(jiàn)圖1接線圖）。調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系臉蚵菲胶怆娢黄鱎W1,使主機(jī)箱電壓表顯示為零；在應(yīng)變傳感器的托盤(pán)上放置一只祛碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加祛碼和讀取相應(yīng)的數(shù)顯表值，直到 200g （或500 g）祛碼加完。記下實(shí)驗(yàn)結(jié) 果填入表1畫(huà)出實(shí)驗(yàn)曲線。表 1重量（g）電壓（mv）4、根據(jù)表1計(jì)算系統(tǒng)靈敏度 S= AU/AW（ AU輸出電壓變化量，4W重量變化量）和非線性誤差 8, S= A m/yFs x 100%式中Am為輸出值（多次測(cè)量時(shí)為平均值）與擬合直線的最大偏差

6、：yFs滿量程輸出平均值，此處為200g （或500g）。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。五、思考題：?jiǎn)伪垭姌驎r(shí)，作為橋臂電阻應(yīng)變片應(yīng)選用：（1）正（受拉）應(yīng)變片（2）負(fù)（受壓）應(yīng)變片（3）正、負(fù)應(yīng)變片均可以。（二）金屬箔式應(yīng)變片一半橋性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模罕容^半橋與單臂電橋的不同性能、了解其特點(diǎn)。二、基本原理：不同受力方向的兩只應(yīng)變片接入電橋作為鄰邊，電橋輸出靈敏度提高，非線性得到改善。當(dāng)應(yīng)變片阻值和應(yīng)變量相同時(shí)，其橋路輸出電壓UOa EKe/2。三、需用器件與單元： 主機(jī)箱、應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０濉⑼斜P(pán)、祛碼。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、將托盤(pán)安裝到應(yīng)變傳感器的托盤(pán)支點(diǎn)上。將實(shí)驗(yàn)?zāi)０宀顒?dòng)放大器調(diào)零：用導(dǎo)線將實(shí)驗(yàn)?zāi)?/p>

7、板上的土15v、，插口與主機(jī)箱電源土 15v、，分別相連，再將實(shí)驗(yàn)?zāi)０逯械姆糯笃鞯膬奢斎肟诙探樱╒i = 0）；調(diào)節(jié)放大器的增益電位器 Rw3大約到中間位置（先逆時(shí)針旋到底，再順時(shí)針旋轉(zhuǎn)2圈）；將主機(jī)箱電壓表的量程切換開(kāi)關(guān)打到2V檔，合上主機(jī)箱電源開(kāi)關(guān)；調(diào)節(jié)實(shí)3模板放大器的調(diào)零電位器即 使電壓表顯示為零。加器器振動(dòng)梁應(yīng)變插座加烈電用 桿端支點(diǎn)一接主機(jī)箱-Rw2 Rw3k。 c/u二,1二？接王機(jī)箱4o d o oO應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０鍒D2應(yīng)變式傳感器半橋接線圖2、拆去放大器輸入端口的短接線，根據(jù)圖 2接線。注意R2應(yīng)和R受力狀態(tài)相反，即將傳感器中兩片 受力相反（一片受拉、一片受壓）的電阻應(yīng)變片作

8、為電橋的相鄰邊。調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系臉蚵菲胶怆娢黄?RWi,使主機(jī)箱電壓表顯示為零；在應(yīng)變傳感器的托盤(pán)上放置一只祛碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加祛碼 和讀取相應(yīng)的數(shù)顯表值，直到200g （或500 g）祛碼加完。記下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表2畫(huà)出實(shí)驗(yàn)曲線，計(jì)算靈敏度S2=U/W非線性誤差8。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。表 2重量電壓二、思考題：1、半橋測(cè)量時(shí)兩片不同受力狀態(tài)的電阻應(yīng)變片接入電橋時(shí)，應(yīng)放在：（1）對(duì)邊（2）鄰邊。2、橋路（差動(dòng)電橋）測(cè)量時(shí)存在非線性誤差，是因?yàn)椋海?）電橋測(cè)量原理上存在非線性（ 2）應(yīng)變片應(yīng)變效應(yīng)是非線性的（3）調(diào)零值不是真正為零。（三）金屬箔式應(yīng)變片一全橋性能實(shí)驗(yàn)一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私馊珮?/p>

9、測(cè)量電路的優(yōu)點(diǎn)。二、基本原理：全橋測(cè)量電路中，將受力方向相同的兩應(yīng)變片接入電橋?qū)?，相反的?yīng)變片接入電橋鄰邊。當(dāng)應(yīng)變片初始阻值：R=R2=R=R,其變化值A(chǔ) R= A R2= A R= A R時(shí)，其橋路輸出電壓 U03= KE£ O其輸出靈敏度比半橋又提高了一倍，非線性誤差和溫度誤差均得到改善。三、需用器件和單元：同實(shí)驗(yàn)二。四、實(shí)驗(yàn)步驟：1、將托盤(pán)安裝到應(yīng)變傳感器的托盤(pán)支點(diǎn)上。將實(shí)驗(yàn)?zāi)０宀顒?dòng)放大器調(diào)零：用導(dǎo)線將實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳系耐?5v、，插口與主機(jī)箱電源土 15v、，分別相連，再將實(shí)驗(yàn)?zāi)０逯械姆糯笃鞯膬奢斎肟诙探樱╒i = 0）；調(diào)節(jié)放大器的增益電位器 Rw3大約到中間位置（先逆時(shí)針旋到底，再順時(shí)針旋轉(zhuǎn)2圈）；將主機(jī)箱電壓表的量程切換開(kāi)關(guān)打到2V檔，合上主機(jī)箱電源開(kāi)關(guān)；調(diào)節(jié)實(shí)3模板放大器的調(diào)零電位器小 使電壓表顯示為零。年 CO ° O O O應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)０鍒D3 1全橋性能實(shí)驗(yàn)接線圖2、拆去放大器輸入端口的短接線，根據(jù)圖31接線。實(shí)驗(yàn)方法與實(shí)驗(yàn)二相同，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)填入表3畫(huà)出實(shí)驗(yàn)曲線；進(jìn)行靈敏度和非線性誤差計(jì)算。實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉電源。表 3重量電壓五、思考題:1、測(cè)量中，當(dāng)兩組對(duì)邊（ R