箔式应变计组成的交流应变全桥综合试验.PDFVIP

箔式应变计组成的交流应变全桥综合实验 【预习提要】 （1）了解惠更斯电桥的电路的原理。 （2 ）知道箔式应变计的基本知识和应用 （3 ）了解直流电桥和交流电桥的联系和区别 （4 ）了解电子秤的基本原理 【实验要求】 （1）学会使用仪器 csy2001 综合实验仪有关应用。 （2 ）学会组装相关电路。 【实验目的】 本实验说明交流激励的四臂箔式应变计组成应变电桥的原理、工作情况及其 应用。 【实验器材】 电桥、音频振荡器、差动放大器、移相器、相敏检波器、低通滤波器、电压 表、测微头、箔式应变片、称重砝码、称重平台、示波器。 【实验原理】 交流电桥是运用较为广泛的电测仪器。主要用于测量电阻，电感，电容等参 数。交流电桥的电路结构和直流很接近，只是直流电桥的桥臂由电阻构成，以直 流供电，指零器也在直流下工作。而交流电桥的桥臂由电阻、电容和电感组合而 成，以交流供电，指零器也工作在交流状态下。交流电桥的各臂以复数阻抗的形 式表达。 ·1 · 上图是交流全桥的一般形式。当电桥平衡时，Z1 Z4= Z2 Z3 ，电桥输出为零。 若桥臂阻抗相对变化为△Z1/ Z1 、△Z2/ Z2 、△Z3/ Z3 、△Z4/ Z4 ，则电桥的输出与 桥臂阻抗的相对变化成正比。 交流电桥工作时增大相角差可以提高灵敏度，传感器最好是纯电阻性或纯电抗 性的。交流电桥只有在满足输出电压的实部和虚部均为零的条件下才会平衡。 由于交流电桥中的各种阻抗的影响，改变激励频率可以提高交流全桥的灵敏度 和提高抗干扰性。 当梁受到不同的频率信号激励时，振幅不同，带给应变片的应力不同，电桥输 出也不同。若激励频率和梁的固有频率相同时，产生共振，此时电桥输出为最大， 根据这一原理可以找出梁的固有频率。 【实验内容】 1．求箔式应变片组成的交流全桥灵敏度 （1） 连接主机与实验模块的电源线，按图正确接线，音频信号源幅度与频率旋 钮居中，开启主机电源。 （2 ） 调节测微头使梁处于水平位置，调节电桥直流调平衡电位器 WD ，使系统 输出基本为零。仔细调节交流调平衡电位器 WA ，使系统输出为零。 （3 ） 用示波器观察各环节波形，测量读数，列表填入 V 、X 值，作出 V －X 曲 线，求出灵敏度。 ·2 · 2 ．观察激励频率对交流全桥的影响 改变音频振荡器 0 °端输出信号频率，频率从 2KHZ －10KHZ，接交流全桥， 分别测出系统输出电压，列表填好 V ，X 值，在同一坐标上做出 V －X 曲线，比较 灵敏度，并得出结论，该交流全桥工作在哪个频率时较为合适 。 Xmm V2K （V ） V5K （V ） V8K （V ） V10K （V ） 2 ． 交流全桥的应用――振幅测量 （1） 根据实验十的电路接线，移开测微头，调节电桥，使系统输出为零，并使 系统灵敏度最大。 （2 ） 将低频振荡器输出端接至“激振 II ”端，此时悬臂梁开始振动。 （3 ） 用示波器观察差动放大器和低通滤波器的输出波形，注意调节示波器的扫 描时间，差动放大器输出的是调幅波。 （4 ） 固定低频振荡器幅值旋钮不变，电压 ／频率表放 2KHZ 档，接低频振荡器 输出端。调节低频振荡频率，用示波器读 出系统最大振幅值，此时频率表 所示即为梁的固有频率。 3 ． 交流全桥的应用――电子称 （1） 按前述实验接好线路，在悬臂梁顶端磁钢上（或双孔悬臂梁平台上）放好 称重平台，调节系统为零。 （2 ） 在称重平台上逐步加上砝码进行标定，并将结果填入表格 。 W （g ） V （V ） ·3 · （3 ） 取走砝码，在平台上加一未知重量的物品，记下电压表读数。 （4 ） 根据坐标上 W －V 曲线得知物品的大致重量。 【注意事项 】 （1） 欲提高交流全桥的灵敏度，可用示波器观察相敏检波器输