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金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较实验
一、实验目的:了解金属箔式应变片的应变效应工作原理和性能比较单臂、半桥、全桥
输出时的灵敏度和非线性度,得出相应的结论。
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=Kε式中:ΔR/R为电阻丝电阻相对变化,K为应变灵敏系数εΔLL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UoEKε4。半桥测量电路中,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Uo=EKε/2。全桥测量电路中,将受力方向相同的两应变片接入电桥对边,相反的应变片接入电桥邻边。当应变片初始阻值:R1=R2=R3=R4,其变化值ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4时,其输出灵敏度比半桥又提高了一倍,非线性误差和温度误差均得到改善。其桥路输出电压Uo=KEε。
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、托盘砝
码。
四、实验步骤:
应变传感器实验模板简介: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。
应变式传感器(电子秤传感器)已装于应变传感器模板上。传感器中的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表2K电阻档进行测量判别。常态时应变片阻值为350Ω,加热丝电阻值为50Ω左右。
实验模板放大器调零:用导线将实验模板上的±15V、⊥插口与主机箱电源±15V、⊥分别相连,将实验模板中的放大器的两输出接主机箱的电压表;再将实验模板中的放大器的两输入口短接Vi=0;调节放大器的增益电位器RW3大约到中间位置先逆时针旋到底,再顺时针旋转2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
f验模板放大器的调零电位器RW4,使电压表显示为零。
单臂电桥性能实验:
拆去放大器输入端口的短接线,根据图1接线。调节实验模板上的桥路平衡电位器RW1,使主机箱电压表显r
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