第一次检测技术实验指导书.docVIP

实验一 金属箔式应变片――单臂电桥性能实验 实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。 实验仪器：应变传感器实验模块、托盘、砝码、数显电压表、±15V、±4V电备）R/R=Kε，式中ΔR/R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数，ε=Δl/l为电阻丝长度相对变化。金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感组件，如图1-1所示，四个金属箔应变片分别贴在弹性体的上下两侧，弹性体受到压力发生形变，上面的应变片随弹性体形变被拉伸，对应为模块面板上的R1、R3，下面的应变片随弹性体形变被压缩，对应为模块面板上的R2、R4。 图1-1 图1-2 通过这些应变片转换被测部位受力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，如图1-2所示R5、R6、R7为固定电阻，与应变片一起构成一个单臂电桥，其输出电压 Uo= 式1-1 E为电桥电源电压，式1-1表明单臂电桥输出为非线性，非线性误差为L=。 实验内容与步骤 图1-1应变传感器上的各应变片已分别接到应变传感器模块左上方的R1、R2、R3、R4上，可用万用表测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω。 从主控台接入±15V电源，检查无误后，合上主控台电源开关，将差动放大器的输入端Ui短接，输出端Uo2接数显电压表（选择2V档），调节电位器Rw4，使电压表显示为0V。Rw4的位置确定后不能改动。关闭主控台电源。 将应变式传感器的其中一个应变电阻（如R1）接入电桥与R5、R6、R7构成一个单臂直流电桥，见图1-2，接好电桥调零电位器Rw1，直流电源±4V（从主控台接入），电桥输出接到差动放大器的输入端Ui，检查接线无误后，合上主控台电源开关，调节Rw1,使电压表显示为零。 在应变传感器托盘上放置一只砝码，调节Rw3，改变差动放大器的增益，使数显电压表显示2mV，读取数显表数值，保持Rw3不变，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g砝码加完，计下实验结果，填入下表1-1，关闭电源。 重量(g) 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 电压(mv) 7.2 14.7 22.1 29 36.5 43.3 51.1 58.5 65.9 73 表1－1 实验报告 根据表1－1计算系统灵敏度S＝ΔU/ΔW（ΔU输出电压变化量，ΔW重量变化量）和非线性误差δf1=Δm/yF..S ×100％，式中Δm为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差；yF·S为满量程（200g）输出平均值。 S=3.5mv/g 注意事项 加在应变传感器上的压力不应过大，以免造成应变传感器的损坏！ 实验二 金属箔式应变片――半桥性能实验 实验目的：比较半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点。 实验仪器：同实验一 实验原理：不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，如图2-1。电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善，当两只应变片的阻值相同、应变数也相同时，半桥的输出电压为 Uo=EKε/2 = 式2-1 E为电桥电源电压，式2-1表明，半桥输出与应变片阻值变化率呈线性关系。 实验内容与步骤 应变传感器已安装在应变传感器实验模块上，可参考图1-1。 差动放大器调零，参考实验一步骤2。 按图2-1接线，将受力相反（一片受拉，一片受压）的两只应变片接入电桥的邻边，接入电桥调零电位器Rw1，直流电源±4V（从主控台接入），电桥输出接到差动放大器的输入端Ui，检查接线无误后，合上主控台电源开关，调节Rw1,使电压表显示为零。 在应变传感器托盘上放置一只砝码，调节Rw3，改变差动放大器的增益，使数显电压表显示10mV左右，读取数显表数值，保持Rw3不变，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g砝码加完，计下实验结果，填入下表，关闭电源。 重量(g) 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 电压(mv) 10 19 29 38 48 57 67 77 86 96 表2－1 实验报告 根据计入表2-1的实验资料，计算灵敏度L=ΔU/ΔW，非线性误差δf2 L=5mv