驗證性實驗一 應(yīng)變片

1、驗證性實驗一 應(yīng)變片實驗一（A） 金屬箔式應(yīng)變片性能單臂電橋型實驗?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、差動放大器、雙平行梁測微頭、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，差動放大增益最大。實驗步驟：1了解所需單元、部件在實驗儀上的所在位置，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)變片和一片補償應(yīng)變片，測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將差動放大器調(diào)零：用連線將差動放大器的正（）、負（）、地短接。將差動放大器的輸出端

2、與FV表的輸入插口Vi 相連；開啟主、副電源；調(diào)節(jié)差動放大器的增益到最大位置，然后調(diào)整差動放大器的調(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將測微頭轉(zhuǎn)動到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，再旋動測微頭，使FV表顯示為零（細調(diào)零），這時的測微頭刻

3、度為零位的相應(yīng)刻度。4往下或往上旋動測微頭，使梁的自由端產(chǎn)生位移，記下FV表顯示的值。建議每旋動測微頭一周即X0.5mm記一個數(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實驗完畢，關(guān)閉主、副電源，所有旋鈕轉(zhuǎn)到初始位置。注意事項：1電橋上端虛線所示的四個電阻實際上并不存在，僅作為一標(biāo)記，讓學(xué)生組橋容易。2為確保實驗過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)減小差動放大增益，此時差動放大器不必重調(diào)零。3做此實驗時應(yīng)將低頻振蕩器的幅度關(guān)至最小，以減小其對直流電橋的影響。4電位器W1、W2，在有的型號儀器中標(biāo)為RD、RA。問題： 本實驗電路對直流穩(wěn)壓電源和對放大器有何要求？答：直流電源要穩(wěn)定；放大器零漂要小。實驗二（A） 金屬箔式應(yīng)變片：單臂、半橋、全橋比較實驗?zāi)康模候炞C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、差動放大器、電橋、FV表、測微頭、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，差動放大器增益打到最大。實驗步驟：1按實驗一方法將差動放大器調(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)整測微頭使雙平行梁處于水平位置(目測)，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)。4旋轉(zhuǎn)測微頭，使梁移動，每隔0 .5mm讀一個數(shù)，將測得數(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)測微頭使梁到水平位置（目測），調(diào)節(jié)電橋W1使FV表顯示表顯示為零，重

6、復(fù)“4”過程同樣測得讀數(shù)，填入下表：位移（mm） 12.0012.5013.0013.50電壓（mv）0.000.0120.0240.036 6保持差動放大器增益不變，將R1，R2兩個固定電阻換成另兩片受力應(yīng)變片（即R1換成 ，R2換成 ）。組橋時只要掌握對臂應(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，否則相互抵消沒有輸出。接成一個直流全橋，調(diào)節(jié)測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：1在更換應(yīng)變片時應(yīng)將電源關(guān)閉。2在實驗過程中如發(fā)現(xiàn)電壓表發(fā)生過載，應(yīng)將電壓量程擴大。3在本實驗中只能將放大器接成差動形式，否則系統(tǒng)不能正常工作。4直流穩(wěn)壓電源4V不能打的過大，以免損壞應(yīng)變片或造成嚴重自熱效應(yīng)。5接全橋時請注意區(qū)別各應(yīng)變片子的工作狀態(tài)方向。實驗三（A） 應(yīng)變片的溫度效應(yīng)及補償 實驗?zāi)康模毫私鉁囟葘?yīng)變測試系統(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、差動放大器、FV表、測微頭、加熱器、雙平行梁、水銀溫度計（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，差動放大器增益旋鈕置最大。實驗步驟

8、：1了解加熱器在實驗儀所在的位置及加熱符號，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)差放零點旋鈕，使FV表顯示零。再把FV表的切換開關(guān)置2V擋，細調(diào)差放零點，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（可動端）裝上測微頭，并調(diào)節(jié)測微頭，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（自備）測出溫度，記下溫度值。（注意：溫度計探頭不要觸在應(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（補償片），重復(fù)46過程。比較二種情況的FV表數(shù)值：在相同溫度下，補償后的數(shù)值小很多。7實驗完畢，關(guān)閉主、副電源，所有旋鈕轉(zhuǎn)至初始位置。思考：為什么不能完全補償。提示：從補償應(yīng)變片和受力應(yīng)變片所貼的位置點，梁的溫度梯度考慮。答：為達到完全補償，需滿足下列三個條件：1、工作應(yīng)變片和補償應(yīng)變片需屬于同一批號的，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