测试技术基实验报告.docVIP

实验一 直流电桥实验 实验目的： 了解金属箔式应变片的应变效应，熟悉单臂、半桥、全桥测量电路工作原理、性能。 实验仪器： 应变传感器实验模块、托盘、砝码、试验台（数显电压表、正负15V直流电源、正负4V电源）。 实验原理： 电阻丝在外力作用下发生形变，阻值发生变化，这就是电阻应变效应，关系式： 式中为电阻丝电阻的相对变化；k为灵敏系数；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。将应变片贴在悬臂梁上下两侧，当悬臂梁受压发生形变时，应变片随之被拉伸或压缩，通过这些应变片转换弹性体被测部位受力变化，电桥完成电阻到电压的比例变化。 (1)单臂电桥：固定电阻与应变片一起构成一个单臂电桥，其输出电压 E为电桥电压；上式表明单臂电桥输出为非线性，非线性误差为。 (2)半桥：不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，电桥灵敏度提高，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，半桥的输入电压为 式中为电阻丝电阻的相对变化；k为灵敏系数；为电阻丝长度相对变化；E为电桥电源电压。上式表明，半桥输出与应变片阻值变化率呈线性关系。 全桥：全桥测量电路中，将受力性质相同的两只应变片接到电路的对边，不同的接入邻边，当应变片初始值相同，变化量也相同时，其桥路输出 式中为电阻丝电阻的相对变化，E为电桥电源电压。上式表明，全桥的输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差得到进一步改善。 （4）比较以上三种电桥的输出可以看出，在受力性质相同的情况下，单臂电桥电路的输出只有全桥电路的1/4，而且输出与应变片阻值变化率存在线性误差；半桥电路的输出为全桥的1/2。半桥电路和全桥电路输出与应变片阻值变化率成线性关系。 四、实验内容与步骤： 1.差动放大器调零。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短接并接地，输出端接数显电压表（2V档）。将电位器Rw3调到增益最大位置，调节电位器Rw4使电压表显示为0V。关闭主控台电源。（Rw3、Rw4的位置不能改变）拔掉差动放大器输入端的短接线。 2.按下图连接电路： 其实际连接情况为： 电桥输出接到差动放大器的输入端Ui，检查连线无误后，合上主控台开关，调节Rw1使电压表显示为0。 3.依次在托盘上放下20g砝码，直至200g砝码加完，记录数显表数值。 4.保持差动放大电路不变，分别按图连接半桥和全桥实验电路。 半桥面板接线图 全桥面板接线图 5.重复步骤3，完成半桥和全桥实验，并将实验结果记录到表中。 6.连接NI数据采集卡和转接板，将数据采集卡与电脑用数据线连接，开启试验台电源和数据采集卡开关，运行“measurement＆＆