驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)一 應(yīng)變片

1、驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)一 應(yīng)變片實(shí)驗(yàn)一（A） 金屬箔式應(yīng)變片性能單臂電橋型實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饨饘俨綉?yīng)變片，單臂單橋的工作原理和工作情況。所需單元及部件：直流穩(wěn)壓電源、電橋、差動(dòng)放大器、雙平行梁測(cè)微頭、一片應(yīng)變片、F/V表、主、副電源。旋鈕初始位置：直流穩(wěn)壓電源打到2V擋，F(xiàn)/V表打到2V擋，差動(dòng)放大增益最大。實(shí)驗(yàn)步驟：1了解所需單元、部件在實(shí)驗(yàn)儀上的所在位置，觀察梁上的應(yīng)變片，應(yīng)變片為棕色襯底箔式結(jié)構(gòu)小方薄片。上下二片梁的外表面各貼二片受力應(yīng)變片和一片補(bǔ)償應(yīng)變片，測(cè)微頭在雙平行梁前面的支座上，可以上、下、前、后、左、右調(diào)節(jié)。2將差動(dòng)放大器調(diào)零：用連線將差動(dòng)放大器的正（）、負(fù)（）、地短接。將差動(dòng)放大器的輸出端

2、與FV表的輸入插口Vi 相連；開啟主、副電源；調(diào)節(jié)差動(dòng)放大器的增益到最大位置，然后調(diào)整差動(dòng)放大器的調(diào)零旋鈕使FV表顯示為零，關(guān)閉主、副電源。根據(jù)圖1接線R1、R2、R3為電橋單元的固定電阻。Rx為應(yīng)變片；將穩(wěn)壓電源的切換開關(guān)置4V擋，F(xiàn)V表置20V擋。調(diào)節(jié)測(cè)微頭脫離雙平行梁，開啟主、副電源，調(diào)節(jié)電橋平衡網(wǎng)絡(luò)中的W1，使FV表顯示為零，然后將FV表置2V擋，再調(diào)電橋W1（慢慢地調(diào)），使FV表顯示為零。 圖3將測(cè)微頭轉(zhuǎn)動(dòng)到10mm刻度附近，安裝到雙平行梁的自由端（與自由端磁鋼吸合），調(diào)節(jié)測(cè)微頭支柱的高度（梁的自由端跟隨變化）使FV表顯示最小，再旋動(dòng)測(cè)微頭，使FV表顯示為零（細(xì)調(diào)零），這時(shí)的測(cè)微頭刻

3、度為零位的相應(yīng)刻度。4往下或往上旋動(dòng)測(cè)微頭，使梁的自由端產(chǎn)生位移，記下FV表顯示的值。建議每旋動(dòng)測(cè)微頭一周即X0.5mm記一個(gè)數(shù)值填入下表：位移（mm）10.00105011.0011.5012.00電壓（mv）0.000.0060.0130.0210.028靈敏度SVX=0.028/（12-10）=0.014據(jù)所得結(jié)果計(jì)算靈敏度SVX（式中X為梁的自由端位移變化，V為相應(yīng)FV表顯示的電壓相應(yīng)變化）。5實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉主、副電源，所有旋鈕轉(zhuǎn)到初始位置。注意事項(xiàng)：1電橋上端虛線所示的四個(gè)電阻實(shí)際上并不存在，僅作為一標(biāo)記，讓學(xué)生組橋容易。2為確保實(shí)驗(yàn)過(guò)程中輸出指示不溢出，可先將砝碼加至最大重量，如指

4、示溢出，適當(dāng)減小差動(dòng)放大增益，此時(shí)差動(dòng)放大器不必重調(diào)零。3做此實(shí)驗(yàn)時(shí)應(yīng)將低頻振蕩器的幅度關(guān)至最小，以減小其對(duì)直流電橋的影響。4電位器W1、W2，在有的型號(hào)儀器中標(biāo)為RD、RA。問(wèn)題： 本實(shí)驗(yàn)電路對(duì)直流穩(wěn)壓電源和對(duì)放大器有何要求？答：直流電源要穩(wěn)定；放大器零漂要小。實(shí)驗(yàn)二（A） 金屬箔式應(yīng)變片：?jiǎn)伪?、半橋、全橋比較實(shí)驗(yàn)?zāi)康模候?yàn)證單臂、半橋、全橋的性能及相互之間關(guān)系。所需單元和部件：直流穩(wěn)壓電源、差動(dòng)放大器、電橋、FV表、測(cè)微頭、雙平行梁、應(yīng)變片、主、副電源。有關(guān)旋鈕的初始位置：直流穩(wěn)壓電源打到2V擋，F(xiàn)V表打到2V擋，差動(dòng)放大器增益打到最大。實(shí)驗(yàn)步驟：1按實(shí)驗(yàn)一方法將差動(dòng)放大器調(diào)零后，關(guān)閉主、副

5、電源。2按圖1接線，圖中Rx為工作片，r及W1為調(diào)平衡網(wǎng)絡(luò)。3調(diào)整測(cè)微頭使雙平行梁處于水平位置(目測(cè))，將直流穩(wěn)壓電源打到4V擋。選擇適當(dāng)?shù)姆糯笤鲆?，然后調(diào)整電橋平衡電位器W1，使表頭顯示零(需預(yù)熱幾分鐘表頭才能穩(wěn)定下來(lái))。4旋轉(zhuǎn)測(cè)微頭，使梁移動(dòng)，每隔0 .5mm讀一個(gè)數(shù)，將測(cè)得數(shù)值填入下表，然后關(guān)閉主、副電源：位移（mm） 12.0012.5013.0013.50電壓（mv）0.000.0060.0120.0185保持放大器增益不變，將R3固定電阻換為與R4工作狀態(tài)相反的另一應(yīng)變片，即取二片受力方向不同應(yīng)變片，形成半橋，調(diào)節(jié)測(cè)微頭使梁到水平位置（目測(cè)），調(diào)節(jié)電橋W1使FV表顯示表顯示為零，重

6、復(fù)“4”過(guò)程同樣測(cè)得讀數(shù)，填入下表：位移（mm） 12.0012.5013.0013.50電壓（mv）0.000.0120.0240.036 6保持差動(dòng)放大器增益不變，將R1，R2兩個(gè)固定電阻換成另兩片受力應(yīng)變片（即R1換成 ，R2換成 ）。組橋時(shí)只要掌握對(duì)臂應(yīng)變片的受力方向相同，鄰臂應(yīng)變片的受力方向相反即可，否則相互抵消沒(méi)有輸出。接成一個(gè)直流全橋，調(diào)節(jié)測(cè)微頭使梁到水平位置，調(diào)節(jié)電橋W1同樣使FV表顯示零。重復(fù)“4”過(guò)程將讀出數(shù)據(jù)填入下表：位移（mm） 12.0012.5013.0013.50電壓（mv）0.000.0220.0440.0667在同一坐標(biāo)紙上描出X-V曲線，比較三種接法的靈敏度

7、。注意事項(xiàng)：1在更換應(yīng)變片時(shí)應(yīng)將電源關(guān)閉。2在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)電壓表發(fā)生過(guò)載，應(yīng)將電壓量程擴(kuò)大。3在本實(shí)驗(yàn)中只能將放大器接成差動(dòng)形式，否則系統(tǒng)不能正常工作。4直流穩(wěn)壓電源4V不能打的過(guò)大，以免損壞應(yīng)變片或造成嚴(yán)重自熱效應(yīng)。5接全橋時(shí)請(qǐng)注意區(qū)別各應(yīng)變片子的工作狀態(tài)方向。實(shí)驗(yàn)三（A） 應(yīng)變片的溫度效應(yīng)及補(bǔ)償 實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私鉁囟葘?duì)應(yīng)變測(cè)試系統(tǒng)的影響。所需單元和部件：可調(diào)直流穩(wěn)壓電源、15V不可調(diào)直流穩(wěn)壓電源、電橋、差動(dòng)放大器、FV表、測(cè)微頭、加熱器、雙平行梁、水銀溫度計(jì)（自備）、主、副電源。有關(guān)旋鈕的初始位置：主、副電源關(guān)閉、直流穩(wěn)壓電源置4V擋，F(xiàn)V表置20V擋，差動(dòng)放大器增益旋鈕置最大。實(shí)驗(yàn)步驟

8、：1了解加熱器在實(shí)驗(yàn)儀所在的位置及加熱符號(hào)，加熱器封裝在雙平行的上片梁與下片梁之間，結(jié)構(gòu)為電阻絲。2將差動(dòng)放大器的（）、（）輸入端與地短接，輸出端插口與FV表的輸入插口Vi相連。開啟主、副電源，調(diào)節(jié)差放零點(diǎn)旋鈕，使FV表顯示零。再把FV表的切換開關(guān)置2V擋，細(xì)調(diào)差放零點(diǎn)，使FV表顯示零。關(guān)閉主、副電源，F(xiàn)V表的切換開關(guān)置20V擋，拆去差動(dòng)放大器輸入端的連線。3按圖1接線，開啟主副電源，調(diào)電橋平衡網(wǎng)絡(luò)的W1電位器，使FV表顯示零，然后將FV表的切換開關(guān)置2V擋，調(diào)W1電位器，使FV表顯示零。4在雙平行梁的自由端（可動(dòng)端）裝上測(cè)微頭，并調(diào)節(jié)測(cè)微頭，使FV表顯示零。5將15V電源連到加熱器的一端插口

9、，加熱器另一端插口接地；FV表的顯示在變化，待FV表顯示穩(wěn)定后，記下顯示數(shù)值，并用溫度計(jì)（自備）測(cè)出溫度，記下溫度值。（注意：溫度計(jì)探頭不要觸在應(yīng)變片上，只要觸及應(yīng)變片附近的梁體即可。）關(guān)閉主、副電源，等待數(shù)分鐘使梁體冷卻到室溫。6將FV表的切換開關(guān)置20V擋，把圖中的R3換成 應(yīng)變片（補(bǔ)償片），重復(fù)46過(guò)程。比較二種情況的FV表數(shù)值：在相同溫度下，補(bǔ)償后的數(shù)值小很多。7實(shí)驗(yàn)完畢，關(guān)閉主、副電源，所有旋鈕轉(zhuǎn)至初始位置。思考：為什么不能完全補(bǔ)償。提示：從補(bǔ)償應(yīng)變片和受力應(yīng)變片所貼的位置點(diǎn)，梁的溫度梯度考慮。答：為達(dá)到完全補(bǔ)償，需滿足下列三個(gè)條件：1、工作應(yīng)變片和補(bǔ)償應(yīng)變片需屬于同一批號(hào)的，即它們的電阻溫度系數(shù)、線膨脹系數(shù)、應(yīng)變靈敏系數(shù)都相同，兩片的初始電阻