试验一金属箔式应变片――单臂电桥性能试验-中山职业技术学院.PDF

传感器原理与应用 中山职业技术学院 实验一 金属箔式应变片――单臂电桥性能实验 一、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。 二、基本原理：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＝K ε 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元件，通过它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，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。对单臂电桥输出电压 Uo1 EK ε/4。 三、需用器件与单元：主机箱(±4V、±15V、电压表)、应变式传感器实验模板、 1  托盘、砝码、4  位数显万用表（自备）。 2  图 1 应变片单臂电桥性能实验安装、接线示意图 传感器原理与应用 中山职业技术学院 四、实验步骤： 应变传感器实验模板说明： 实验模板中的 R1、R2、R3、R4 为应变片，没有文字标记的 5 个电阻符号下面是空的， 其中 4 个组成电桥模型是为实验者组成电桥方便而设，图中的粗黑曲线表示连接线。 1、根据图 1〔应变式传感器 （电子秤传感器）已装于应变传感器模板上。传感器中 4 片应变片和加热电阻已连接在实验模板左上方的 R1、R2、R3、R4 和加热器上。传感器左下 角应变片为 R1；右下角为 R2；右上角为 R3；左上角为 R4。当传感器托盘支点受压时，R1、 R3 阻值增加，R2、R4 阻值减小，可用四位半数显万用进行测量判别。常态时应变片阻值为 350Ω，加热丝电阻值为 50 Ω左右。〕安装接线。 2、放大器输出调零：用导线将实验模板上的±15v、⊥插口与主机箱电源±15v、⊥分 别相连，再将图 1 实验模板上放大器的两输入端口引线暂时脱开， 再用导线将两输入端短接 (V ＝0)；调节放大器的增益电位器 R 大约到中间位置(先逆时针旋到底，再顺时针旋转 2 i W3 圈)；将主机箱电压表的量程切换开关打到 2V 档，合上主机箱电源开关；调节实验模板放大 器的调零电位器 R ，使电压表显示为零。 W4 3、应变片单臂电桥实验：拆去放大器输入端口的短接线，将暂时脱开的引线复原(见图 1 接线图)。调节实验模板上的桥路平衡电位器 RW1，使主机箱电压表显示为零；在应变传感 器的托盘上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到 200g（或 500 g）砝码加完。记下实验结果填入表 1 画出实验曲线。 表 1 重量(g) 电 压 (mv) 4、根据表 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 δ，  δ Δm/y ×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：y FS FS 满量程输出平均值，此处为 200g （或 500g）。实验完毕，关闭电源。 五、思考题： 单臂电桥时，作为桥臂电阻应变片应选用：（1）正（受拉）应变片（2）负（受压） 应变片（3）正、负应变片均可以。