1、金屬箔式應(yīng)變片單臂、半橋、全橋性能比較實驗一、實驗?zāi)康模毫私饨饘俨綉?yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)工作原理和性能，比較單臂、半橋、全橋輸出時的靈敏度和非線性度，得出相應(yīng)的結(jié)論。二、基本原理:電阻絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時，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：AR/R= K £式中： R/R為電阻絲電阻相對變化，K為應(yīng)變靈敏系數(shù)，& = L/L為電阻絲長度相對變化。 金屬箔式應(yīng)變片就是通過光刻、 腐蝕等工藝制成的應(yīng)變敏感元件，通過它轉(zhuǎn)換被測部位受力狀態(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)。對單臂電橋輸出電壓 Uo= EK

2、 £ /4。半橋測量電路中，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，其橋路輸出電壓U0= EK&/ 2。全橋測量電路中，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)變片初始阻值： R1= R2= R3= R4,其變化值厶R1=A R2=A R3=A R4時，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。其橋路輸出電壓Uo = KE£o三、 需用器件與單元：主機(jī)箱（土 4V、土 15V、電壓表）、應(yīng)變式傳感器實驗?zāi)０濉⑼斜P砝 碼。四、實驗步驟：應(yīng)變傳感器實驗?zāi)?/p>

3、板簡介：實驗?zāi)０逯械腞1、R2、R3 R4為應(yīng)變片，沒有文字標(biāo)記的5個電阻符號下面是空的， 其中4個組成電橋模型是為實驗者組成電橋方便而設(shè)，圖中的粗黑曲線表示連接線。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。傳感器中的4片應(yīng)變片和加熱電阻已連接在實驗?zāi)０遄笊戏降腞1、R2 R3 R4和加熱器上。傳感器左下角應(yīng)變片為 R1;右下角為R2;右上角為R3;左上角為R4o當(dāng)傳感器托盤支點受壓時，R1、R3阻值增加，R2、R4阻值減小，可用四位半數(shù)顯萬用表2K電阻檔進(jìn)行測量判別。常態(tài)時應(yīng)變片阻值為350 Q, 加熱絲電阻值為50 Q左右。實驗?zāi)０宸糯笃髡{(diào)零：用導(dǎo)線將實驗?zāi)０迳系耐?15V、丄插

4、口與主機(jī)箱電源土 15V、丄分 別相連，將實驗?zāi)０逯械姆糯笃鞯膬奢敵鼋又鳈C(jī)箱的電壓表；再將實驗?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（先逆時針旋到底，再順 時針旋轉(zhuǎn)2圈）；將主機(jī)箱電壓表的量程切換開關(guān)打到2V檔，合上主機(jī)箱電源開關(guān)； 調(diào)節(jié)實驗?zāi)０宸糯笃鞯恼{(diào)零電位器 RW4使電壓表顯示為零。單臂電橋性能實驗：拆去放大器輸入端口的短接線， 根據(jù)圖1接線。調(diào)節(jié)實驗?zāi)０迳系臉蚵菲胶怆娢黄?RW1, 使主機(jī)箱電壓表顯示為零； 在應(yīng)變傳感器的托盤上放置一只砝碼， 讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增 加砝碼和讀取相應(yīng)的數(shù)顯表值， 200g砝碼加完。記下實驗數(shù)據(jù)填入表

5、1。應(yīng)變片托克電廣 L 園宦煤絲/如熱絲、寸應(yīng)變片I圖i應(yīng)變片單臂電橋性能實驗安裝、接線示意圖R4o B Q接主機(jī)第+4VR a接主機(jī)箱±15V|接主機(jī)箱-利Rw3Ew4覚：|應(yīng)變傳感器實驗?zāi)０灞?應(yīng)變片單臂電橋性能實驗數(shù)據(jù)重量(g)電壓(mV)半橋性能實驗:根據(jù)圖2接線。注意R2應(yīng)和R3受力狀態(tài)是相反的，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)變片作為電橋的相鄰邊。調(diào)節(jié)實驗?zāi)０迳系臉蚵菲胶怆娢黄?FW1, 使主機(jī)箱電壓表顯示為零， 在應(yīng)變傳感器的托盤上放置一只砝碼， 讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增 加砝碼和讀取相應(yīng)的數(shù)顯表值，直到 200g砝碼加完。記下實驗數(shù)據(jù)填入表 2

6、。慢王機(jī)箱-4VRwJ接主機(jī)輜+ 2圖2應(yīng)變式傳感器半橋接線圖表2應(yīng)變式傳感器半橋?qū)嶒灁?shù)據(jù)重量(g)電壓(mV)全橋性能實驗：根據(jù)圖3接線。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。調(diào)節(jié)實驗?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)變傳感器的托盤上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加砝碼和讀取相應(yīng)的數(shù)顯表值，直到200g砝碼加完。記下實驗數(shù)據(jù)填入表3。o ° o o o 應(yīng)變傳感器實驗?zāi)０鍒D3全橋性能實驗接線圖表3全橋性能實驗數(shù)據(jù)重量（g）電壓（mV）五、實驗結(jié)果：根據(jù)表1、表2、表3的實驗數(shù)據(jù)，分別計算單臂、半橋和全橋系統(tǒng)靈敏度S= A V/ W（ AV輸出電壓變化量，A W重量變化量）和非線性誤差3,3=Am/yFS X 100 %式中A m為輸出值（多次測量時為平均值）與擬合直線的最大偏差：yFS滿量程輸出平均值，此處為200g。 畫出實驗曲線，并單臂、半橋和全橋輸出時的靈敏度和非線性度，從理論上進(jìn)行分析比較。 闡述理由。六、思考題：1、 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。2、 半橋測量時兩片不同受力狀態(tài)的電阻應(yīng)變片接入電橋時，應(yīng)放在：（1）對邊（2）鄰 邊。3、 橋路（差動電橋）測量時存在非線性誤差，是因為：（1）電橋測量