内容发布更新时间 : 2024/6/16 22:03:28星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

实验名称 1. 实验目的： （1） 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。 （2） 了解全桥测量电路优点。 2. 实验设备： 应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码、数显表、±15V电源、±4V电源、万用表(自备) 3. 实验原理及内容： 1） 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 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，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，电桥的输出电压反应的受力状态。对单臂电桥输出电压U01=EKε/4。 2） 金属箔式应变片——全桥性能实验 基本原理：全桥测量电路中，将受力性质相同的两应变片接入电桥对边，不同的接入邻边，当应变片初始阻值：R1= R2= R3=R4，其变化值ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4时，其桥路输出电压U03=KEε。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。 4. 实验步骤： 1） 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 （1） 预习并写出预习报告； （2） 根据图2-1应变式传感器已装于应变传感器模板上。传感器中各应变片已接入模板的左上方的R1、R2、R3、R4。加热丝也接于模板上，可用万用表进行测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω，加热丝阻值为50Ω左右。 电阻应变式传感器 实验地点 健翔桥实验室 实验时间 2012-3-25 图2-1 应变式传感安装示意图 （3） 接入模板电源±15V(从主控箱引入)，检查无误后，合上主控箱电源开关，将实验模板调节增益电位器Rw3顺时针调节大致到中间位置，再进行差动放大器调零，方法为将差放的正、负输入端与地短接，输出端与主控箱面板上数显表电压输入端Vi相连，调节实验模板上调零电位器RW4，使数显表显示为零(数显表的切换开关打到2V档)。关闭主控箱电源。 （4） 将应变式传感器的其中一个应变片R1(即模板左上方的R1)接入电桥作为一个桥臂与R5、R6、R7接成直流电桥(R5、R6、R7模块内已连接好)，接好电桥调零电位器Rw1，接上桥路电源±4V(从主控箱引入)如图2-2所示。检查接线无误后，合上主控箱电源开关。调节Rw1，使数显表显示为零。 图2-2 应变式传感器单臂电桥实验接线图 （5） 在电子称上放置一只砝码，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500g(或200g)砝码加完。记下实验结果填入表2-1，关闭电源。 （6） 根据表2-1计算系统灵敏度S，S=Δu/ΔW(Δu输出电压变化量；ΔW重量变化量)计算线性误差：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满量程输出平均值，此外为500g或200g。 2） 金属箔式应变片——全桥性能实验 （1） 传感器安装同实验（一）。 （2） 根据图2-4接线，实验方法与实验（二）相同。将实验结果填入表2-3；进行灵敏度和非线性误差计算。 图2-4 全桥性能实验接线图 5. 实验结果及分析： 1) 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 表2-1 重量（g） 0 20 7.9 40 14.7 60 20.3 80 26.9 100 32.7 120 38.9 140 45.0 160 51.4 180 57.6 200 63.7 电压（mv） 0.09 2) 金属箔式应变片——全桥性能实验 表2-3 重量（g） 0 20 0.02 40 0.05 60 0.08 80 0.10 100 0.13 120 0.16 140 0.18 160 0.21 180 0.23 200 0.26 电压（mv） 0.00 利用matlab最小二乘法进行数据处理有： 1) 单臂电桥性能实验 实验程序： coords=[0:20:200;0.09 7.9 14.7 20.3 26.9 32.7 38.9 45.0 51.4 57.6 63.7] grid hold