实验一金属箔式应变片性能—单臂电桥

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1、实验一金属箔式应变片性能——单臂电桥一、实验目的：1、了解金属箔式应变片，单臂电桥的工作原理和工作情况。2、掌握传感器的静态标定过程。3、分析传感器的静态性能指标。二、基本原理：本实验说明箔式应变片及单臂直流电桥的电源的原理和工作情况。应变片是最常用的测力传感元件。当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，当测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻也随之发生相应的变化，通过测量电路，转换成电信号输出显示。电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种。当电桥平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻Ri>R2、R3、R4中，电阻

2、的相对变化率分别为△RyR^AR2/r2.ar3/r3>ar4/r4,当使用一个应变片时，=—；R当两个应变片组成差动状态工作，则有"R普;用四个应变片组成两个差对工作，且RfR2二R3二R4二R,S/?=—o由此可知，单臂、半桥、全桥电路的灵敏R度依次增大。三、需用器件与单元：直流稳压电源、电桥、差动放大器、双平行梁、测微头、一片应变片、电压/频率表、主、副电源。四、旋钮初始位置：直流稳压电源打到土2V档，电压/频率表（即电压/频率表）打到2V档，差动放大增益最大。当应变梁收到拉力时，各应变片电阻值变化变犬图1五、实验步骤：1、了解所需单元、部件在实验

3、仪上的位置，观察梁上的应变片，应变片为棕色衬底箔式结构小方薄片。上下两片梁的外表面各贴两片受力应变片和一片补偿应变片，测微头在双平行梁前面的支座上，可以上、下、前、后、左、右调节。2、将差动放大器调零：用连线将差动放大器的正（+）、负（-）、地短接，连接图如图1。将差动放大器的输出端与电压/频率表的输入插口仏相连；开启主、副电源；调节差动放大器的增益到最大位置，然后调整差动放大器的调零旋钮，使电压/频率表显示为零，关闭主、副电源。差动放大器电压/频率表®pc接口®

4、Vi+Vi-FoW丄d图23、根据图4接线（图3为原理图）。E、R2、Rs为电桥单元的固定

5、电阻；Rx=&为应变片。将稳压电源的切换开关置±4V档，电压/频率表置20V档，调节测微头脱离双平行梁，开启主、副电源，调节电桥平衡网络中的W,,使电压/频率表显示为零，然后将电压/频率表置2V档，再调电桥M（慢慢地调），使电压/频率表显示为零。°II。O副电图3图44、将测微头转动到10mm刻度附近，安装到双平行梁的自由端（与自由端磁钢吸合），调节测微头支柱的高度（梁的自由端跟随变化）使电压/频率表显示最小值，再旋动测微头，使电压/频率表显示为零（细调零），这时的测微头刻度为零位的相应刻度。5、往上或往下旋动测微头，使梁的自由端产生位移，记下电压/频率

6、表显示的值。建议每旋动测微头一周即△X二0.5mm记一个数值填入下表：（注意多次往复测量，至少5次。）位移电压位移电压6、根据所得结果分析系统测量范围、量程、静态灵敏度、端基线性度、平移端基线性度、最小二乘线性度、迟滞误差、重复度、分辨力、分辨率。六、实验数据分析结果：（1）系统测量范围:⑵量程：(3)静态灵敏度(4)端基线性度(5)平移端基线性度⑹最小二乘线性度(7)迟滞误差(8)重复度(9)分辨力(10)分辨率注意事项：1、电桥上端虚线所示的四个电阻实际上并不存在，仅作为一标记，让学生组桥容易。2、做此实验时应将低频振荡器的幅度关至最小，以减小其对直

7、流电桥的影响。3、电位器M、忆，在有的型号仪器中标为RD、RAo4、做此实验时应尽可能的使用新的短试验线，以及远离手机等具有电磁干扰的物体。5、检查应变的好坏，只要用万用表测量一下每个应变片、3个固定电阻以及电位器的阻值即可，对应如下：每个应变片和3个固定电阻的阻值为350欧左右，电位器的阻值范围为0-1Oko六、思考题：1、本实验电路对直流稳压电源和放大器有何要求？参考答案：本实验的直流稳压电源输出的正负电压要基本对称。电路对称性——电路的对称性决定了被放大后的信号残存共模干扰的幅度，电路对称性越差，其共模抑制比就越小，抑制共模信号(干扰)的能力也就越

8、差，因此该放大器的共模抑制比应相对比较大。2、根据所给的差动放大器电路原理图(见附表一)，分析其工作原理，说明它既能作差动放大，又可作同相或反相放大器。