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 实验二 金属箔式应变片——半桥性能实验 12-18 阅读次数 实验二 金属箔式应变片——半桥性能实验 一、实验目的： 1、了解半桥的工作原理。 2、比较半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点。 二、基本原理： 把不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善。当应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压UO2＝EGε／2。 式中E为电桥供电电压。 三、需用器件与单元： 应变式传感器实验模板、砝码、数显表、±15V电源、±5V电源。 四、实验内容与步骤： 1、接入模板电源±15V（从主控箱引入），检查无误后，合上主控箱电源开关，进行差动放大器调零，方法为：将差放的正、负输入端与地短接，输出端与主控箱面板上数显电压表输入端Vi相连，调节实验模板上调零电位器Rw3，使数显表显示为零，（数显表的切换开关打到2V档）。关闭主控箱电源。 2、根据图2-1接线。R1、R2为实验模板左上方的应变片，注意R2应和R1受力状态相反，即将传感器中两片受力相反（一片受拉、一片受压）的电阻应变片作为电桥的相邻边。接入桥路电源±5V，调节电桥调零电位器Rw1进行桥路调零，重复实验一中的步骤4、5，将实验数据记入表2-1，计算灵敏度，非线性误差。若实验时显示数值不变化说明R1与R2两应变片受力状态相同。则应更换应变片。 图2-1 应变式传感器半桥实验接线图 表2－1半桥测量时，输出电压与加负载重量值 重量（g） 电压（mV） 五、实验注意事项： 1、不要在砝码盘上放置超过1kg的物体，否则容易损坏传感器。 2、电桥的电压为±5V，绝不可错接成±15V，否则可能烧毁应变片。 五、思考题： 1、 半桥测量时两片不同受力状态的电阻应变片接入电桥时，应放在：（1）对边（2）邻边。 2、 桥路（差动电桥）测量时存在非线性误差，是因为：（1）电桥测量原理上存在非线性（2）应变片应变效应是非线性的（3）调零值不是真正为零。 七、实验报告要求： 1、记录实验数据，并绘制出单臂电桥时传感器的特性曲线。 2、分析为什么半桥的输出灵敏度为什么比半桥时高了一倍，而且非线性误差也得到改善。 实验一 金属箔式应变片单臂电桥性能实验 一、实验目的: 1．了解金属箔式应变片的应变效应 2．掌握单臂电桥工作原理和性能。 二、实验原理: 电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：ΔR/R=Kε；式中ΔR/R为电阻丝的电阻相对变化值，K为应变灵敏系数，ε=ΔL/L为电阻丝长度相对变化。金属箔式应变片是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，用它来转换被测部位的受力大小及状态，通过电桥原理完成电阻到电压的比例变化，对单臂电桥而言，电桥输出电压，U01=EKε/4。（E为供桥电压）。 三、实验预习 1、预习系统灵敏度S的计算公式； 2、预习系统非线性误差的计算公式。 四、实验仪器设备： 1．应变式传感器实验模板、数字万用表； 2．应变式传感器、砝码（每只约 20g）； 3．数显表、±15V电源、±4V电源（均在SET2000或SET3000主控台上）。 五、实验步骤： 1、根据图(1-1),应变式传感器已装于应变传感器模板上。传感器中各应变片已接入模板左上方的R1、R2、R3、R4标志端。加热丝也接于模板上，可用万用表进行测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω，加热丝阻值约为50Ω左右。 2、实验模板差动放大器调零。 方法为： ①接入模板电源±15V(从主控台引入)，检查无误后，合上主控台电源开关，将实验模板增益调节电位器Rw3顺时针调节到大致中间位置； ②将差放的正、负输入端与地短接，Vo1输出端与主控台面板上数显电压表输入端Vi（或数字万用表DC200mV档）相连，调节实验模板上调零电位器RW4，使数显表显示为零(数显表的切换开关打到2V档)，完毕后关闭主控台电源，然后将托盘安装到应变式传感器弹性体支架上。 3、参考图（1-2）接入传感器，将应变式传感器的其中一个应变片R1(即模板左上方的R1)接入电桥作为一个桥臂，它与R5、R6、R7接成直流电桥(R5、R6、R7在模块内已连接好)，接好电桥调零电位器Rw1，接上桥路电源±4V(从主控台引入)，检查接线无误后，合上主控台电源开关，用数字万用表测量主控台到应变式传感器模块上的±4V、±15V电压值是否稳定？若电压波动值大于10mV，应反复拔插相应的电源连接线，直至电压稳定，不再波动为止，然后粗调节Rw1，再细调RW4使数显表显示为零。 4、在传感器托盘上放置10只砝码，调节RW3使数字电压表显示值为200mV，依次减少砝码并读取相应