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金屬箔式應變片一單臂電橋性能試驗

轉換為相應的電壓或電流的變化，按照（3）式，可以得到被測對象的應變值

力應變關系:

屬絲式應變片，金屬箔式應變片，金屬薄膜應變片。

、試驗目的了解金屬箔式應變片的應變效應，單臂電橋工作原理和性能。、基本原理金屬絲在外力作用下發(fā)生機械形變時，其電阻值會發(fā)生變化，這就是金屬的電阻應變效

應。金屬的電阻表達式為:(1)R=P—S當金屬電阻絲受到軸向拉力F作用時，將伸長Al，橫截面積相應減小iS，電阻率因晶格變化等因素的影響而轉變AP,故引起電阻值變化AR。對式（1）全微分，并用相對變化量來表示，則有：込丄竺+竺

（2）RISP式中的呀為電阻絲的軸向應變，用S表示，常用單位氏（1曲=1）。若徑向應變?yōu)猷l(xiāng)r，電阻絲的縱向伸長和橫向收縮的關系用泊松比》表示為呀一比呀），由于峽=2

（憂），則（2）式可以寫成:RIP兇八II

式（3）為“應變效應”的表達式。k0稱金屬電阻的敏捷系數(shù)，從式（3）可見，k0受一個是（1+24）,它是材料的幾何尺寸變化引起的，另一個是A%冷），是P隨應變引起的（稱“壓阻效應”）。對于金屬材料而言，以前者為主，則兩個因素影響,材料的電阻率koH+2卩，伸比例極限內(nèi),對半導體，ko值主要是由電阻率相對變化所打算。試驗也表明，在金屬絲拉電阻相對變化與軸向應變成比例。通常金屬絲的敏捷系數(shù)ko=2左右。用應變片測量受力時，將應變片粘貼于被測對象表面上。在外力作用下，被測對象表面產(chǎn)生極小機械變形時，應變片敏感柵也伴同變形，其電阻值發(fā)生相應變化。

通過轉換電路

式中b——測試的應力;E――材料彈性模量。

可以測得應力值b。通過彈性敏感元件,將位移、力、力矩、加速度、壓力等物理量轉換為應變，因此可以用應變片測量上述各量,

從而做成各種應變式傳感器。電阻應變片可分為金

三、需用器件與單元

傳感器試驗箱（一）中應變式傳感器試驗單元、砝碼、智能直流電壓表（或虛擬儀表中直流電壓表）、±15V電源、±5V電源，傳感器調(diào)理電路掛件。

四、試驗內(nèi)容與步驟

1.應變片的安裝位置如圖1-1所示，應變式傳感器已裝在傳感器試驗箱（一）上，傳

感器中各應變片已接入模板的左上方的R1、R2、R3、R4,可用萬用表測量R1R2

\/

ICX)

R4R3

圖1-1應變式傳感器安裝暗示圖

2.把±15V直流穩(wěn)壓電源接入“傳感器調(diào)理電路”試驗掛箱，檢查無誤后，開啟試驗

臺面板上的直流穩(wěn)壓電源開關，調(diào)整Rw3使之大致位于中間位置（Rw3為10圈電位器），再

舉行差動放大器調(diào)零，辦法為：將差動放大器的正、負輸入端與地短接，輸出端

圖1-2應變式傳感器單臂電橋試驗接線圖

3.按圖1-2將應變式傳感器的其中一個應變片R1（即模板左上方的R1）接入電橋作

為一個橋臂與R5、R6、R7接成直流電橋，（R5、R6、R7模塊內(nèi)已接好），接好電橋調(diào)零電

位器Rwi，接上橋路電源犬V，如圖1-2所示。檢查接線無誤后，合上直流穩(wěn)壓電源開關,調(diào)整Rw1,使直流電壓表顯示為零。

4.在砝碼盤上放置一只砝碼，待直流電壓表數(shù)值顯示穩(wěn)定后，讀取數(shù)顯值，以后每次

增強一個砝碼并讀取相應的測量值，直到200g砝碼加完，登記試驗結果填入表1-1，關閉電源。

表1-1單臂電橋輸出電壓與所加負載分量值

R1=R2=R3=R4=350Q。

Uo2接直

關閉直流穩(wěn)壓電源開

流電壓表，調(diào)整試驗模板上調(diào)零電位器RW4,使直流電壓表顯示為零,

分量（g）20406080100120140160180200

電壓（mv）1469121417212425

5.按照表1-1計算系統(tǒng)敏捷度S=AU/AW（人U輸出電壓的變化量，AW分量變化量）和非線性誤差5f1=△m/yFsX100%式中△m（多次測量時為平均值）為輸出值與擬合直線的最大偏差：yFs滿量程輸出平均值，此處為200g。

五、試驗注重事項

1?不要在砝碼盤上放置超過1kg的物體，否則簡單損壞傳感器。

2.電橋的電壓為±V，絕不行錯接成±15V，否則可能燒毀應變片。

3?“傳感器調(diào)理電路”試驗掛箱中有兩組±15V電源，位于“差動變壓器試驗”單元

的±15V電源負責對“差動變壓器試驗”單元、“應變片傳感器試驗”單元、“移相器”單元、“相敏檢波”單元、“壓電式傳感器試驗”單元和“低通濾波”單元供電，位于“電容式傳感器試驗”單元的±15V

電源只給本單元供電。注重：兩組電源不要一起銜接，否則對

試驗效果會有影響。

六、思量題

1.單臂電橋時，作為橋臂電阻應變片應選用:應變片（3）正、負應變片均可以。

答：應選用正應變片。

七、試驗報告要求

答：電阻變化率△R/R不行能徹低呈線性增強。（1）正（受拉）應變片（2）負（受壓）

2?從理論上分析產(chǎn)生非線性誤差的緣由。

、試驗目的

1?了解半橋的工作原理。

2.比較半橋與單臂電橋的不同性能、了解其特點。

二、基本原理

壓。

三、需用器件與單元

試驗_二金屬箔式應變片

半橋性能試驗

把不同受力方向的兩只應變片接入電橋作為鄰邊,電橋輸出敏捷度提高，非線性得到改

善。當應變片阻值和應變量相同時，其橋路輸出電壓

Uo2=EGs/2。式中E為電橋供電電

傳感器試驗箱（一）中應變式傳感器試驗單元,傳感器調(diào)理電路掛件中應變式傳感器實驗模板、砝碼、智能直流電壓表（或虛擬直流電壓表）

四、試驗內(nèi)容與步驟

、±15V電源、±5V電源。

1.把±15V直流穩(wěn)壓電源接入“傳感器調(diào)理電路”試驗掛箱，檢查無誤后，開啟試驗

臺面板上的直流穩(wěn)壓電源開關，

調(diào)整RW3使之大致位于中間位置（RW3為10圈電位器），再

舉行差動放大器調(diào)零，辦法為：將差動放大器的正、負輸入端與地短接，輸出端Uo2接直

流電壓表，調(diào)整試驗模板上調(diào)零電位器RW4,使直流電壓表顯示為零，關閉直流穩(wěn)壓電源開

關。（注重：當RW3的位置一旦確定，就不能轉變。）

R2應禾口R1

2.按照圖2-1接線。R1、R2為傳感器試驗箱（一）左上方的應變片，注重

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）的電阻應變片作為電橋

的相鄰邊。接入橋路電源+5V，調(diào)整電橋調(diào)零電位器Rw1舉行橋路調(diào)零，重復試驗一中的步驟4、5,將試驗數(shù)據(jù)記入表2-1,計算敏捷度S^iUMW，非線性誤差6f2。若試驗時顯示數(shù)值不變化說明R1與R2兩應變片受力狀態(tài)相同。則應更換應變片。

RiR1RjRj

II

-5V

圖2-1應變式傳感器半橋試驗接線圖

接放大電

表2-1半橋測量時，輸出電壓與加負載分量值

旳350

IOK

RWiJlOK

分量（g）20406080100120140160180200電壓（mv）381318222732374247

五、試驗注重事項

1.不要在砝碼盤上放置超過1kg的物體，否則簡單損壞傳感器。

2.電橋的電壓為+5V，絕不行錯接成±15V，否則可能燒毀應變片。

六、思量題

1.半橋測量時兩片不同受力狀態(tài)的電阻應變片接入電橋時，應放在:

邊。

答：放在鄰邊。

2.橋路（差動電橋）測量時存在非線性誤差，是由于：（1）電橋測量原理上存在非線

性（2）應變片應變效應是非線性的（3）調(diào)零值不是真正為零。

答：電橋測量原理上存在非線性誤差。

七、試驗報告要求

（1）對邊（2）鄰

2.分析為什么半橋的輸出敏捷度為什么比半橋時高了一倍,答：把不同受力方向的兩只應變片接入電橋作為鄰邊,到改善。當應變片阻值和應變量相同時，其橋路輸出電壓電壓。而且非線性誤差也得到改善。

電橋輸出敏捷度提高，非線性得

U02=/2EG，式中E為電橋供電

1.記錄試驗數(shù)據(jù)，并繪制出單臂電橋時傳感器的特性曲線。

試驗三金屬箔式應變片全橋性能試驗

、試驗目的

了解全橋測量電路的原理及優(yōu)點。

、基本原理

全橋測量電路中，將受力性質(zhì)相同的兩個應變片接入電橋對邊，當應變片初始阻值:

R1=R2=R3=R4,其變化值△R1=AR2=AR3=△R4時，其橋路輸出電壓U03=KEs。其輸出敏捷度比半橋又提高了一倍，非線性誤差和溫度誤差均得到顯然改善。

三、需用器件和單元

傳感器試驗箱（一）中應變式傳感器試驗單元，傳感器調(diào)理電路掛件、砝碼、智能直流電壓表（或虛擬直流電壓表）、±15V電源、±5V電源。

四、試驗內(nèi)容與步驟

1.按照圖3-1接線，試驗辦法與試驗二相同。將試驗結果填入表3-1;舉行敏捷度和非

線性誤差計算。

lb

-

圖3-1應變式傳感器全橋試驗接線圖

表3-1全橋輸出電壓與加負載分量值

分量（g）20406080100120140160180200電壓（mv）9192838485767778695

1.不要在砝碼盤上放置超過1kg的物體，否則簡單損壞傳感器。

2.電橋的電壓為±5V，絕不行錯接成±15V。

六、思量題

1.全橋測量中，當兩組對邊（R1、R3為對邊）值R相同時，即R1=R3,R2=R4,

而R1豐R2時，是否可以組成全橋：（1）可以（2）不行以。

答：不行以。

IFFF

圖3-2應變式傳感器受拉時傳感器周面綻開圖

2.某工程技術人員在舉行材料拉力測試時在棒材