应变片实验报告 金属箔式应变片单臂电桥性能实验

实验报告

（传感器原理及工程应用）

课程名称：传感器原理及工程应用专业班级：电子1412 学生姓名：孙玮盛建东张昱

所属院部：电子与信息工程学院指导教师：王俭

2016 ——2017 学年第 2 学期

金属箔式应变片单臂电桥性能实验

一、测量电路原理分析

应变片单臂电桥实验所使用的原理电路如图1所示。该电路主要由单臂直流电桥电路和由四运放组成的放大电路构成。单臂直流电桥电路中的R2为应变片，R6的作用是调零，将电桥两端调节平衡，使得电桥输出端初始状态下为零。其输出的差值电压为

(1)

上式中，k为一个和R3、R4和R5有关的一个值。

对于放大电路，设放大电路两个输入端电压分别为V i1和V i2，IC4负输入端电压为V REF，且R11和R10相等，R12和R13相等，则可以推导出V o的表达式为

(2)

由上式可知，该电路可以通过调节R16以改变V REF实现较零，通过调节R7来改变放大的倍数。

图1

二、实验具体步骤

如图2所示，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。根据图2所示，应变式传感器装于应变器传感器模块上，传感器中4片应变片和加热电阻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进行测量判别，常态时应变片阻滞为350Ω，加热丝电阻为50Ω左右。

先根据图2安装接线，然后将图2实验模板上放大器的两输入端口引线暂时脱开，再用导线将两输入端短接（V i=0）；调节放大器的增益电位器RW3大约到中间位置；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；调节实验模板放大器的调零电位器RW4，使电压表显示为零。

接下来，拆去放大器输入端口的短接线，将暂时脱开的引线复原。调节实验模板上的桥路平衡电位器RW1，使主机箱电压表显示为零；在应变传感器的托盘上放置一只砝码，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200g砝码加完。最后记录实验结果。

图2

三、实验数据分析

表1为每次增加一个砝码（每个砝码为20g）以及加满10个砝码后逐个撤去时测量的数据。表2、表3为每次增加2个和3个砝码以及撤去时测量数据。

表1 实测数据

根据表1计算得系统灵敏度为：

(3)

根据式（1）和式（2）可知，理想状态下，重量与输出电压的关系曲线应该为一条固定斜率且过原点的直线。我们可以将图中最大值和最小值的连线设为理想线段，其斜率即为式（3）中所算的灵敏度S的值，理想线段数据如表2所示。根据表1和表2的数据绘制理想值与实测数据的对比结果，其如图3所示。从图中可以看出实际测量值和理想值之间误差较小，误差均值为0.000236V。此外，根据上述数据可以计算得到非线性误差为：

(4)

上式中为输出值与理想线段的最大误差，为满量程输出平均值，此处为200g。

表2 理想线段数据

图3 理想值与实测数据的对比图

根据测量值可以计算出线性趋势线，得到其表达式为：

(5)

线性趋势线是适用于简单线性数据集的最佳拟合直线，本次实验数据符合该特性，因此选择线性趋势线，其数据如表3所示。根据表1和表3的数据绘制趋势线与实测数据的对比结果，其如图3所示。从图中可以看出，两者的差值的平均值为0.000238V，此时差值与图3中差值接近。此外，根据上述数据可以计算得到非线性误差为：

(6)

从上面的计算结果可以看出，测量值与趋势线之间的非线性误差要好于测量值与理想曲线的非线性误差。

表3 趋势线数据

图4 趋势线与实测数据的对比图

图5为将砝码拿下时测量的值和理想值的对比图。从图中可以看出砝码拿下时，与理想值的差值较图3中要大，差值的均值为0.000545V，但仍近似满足理想线段。其非线性误差为：

(7)

图5 砝码拿下时测量值和理想值的对比图

图6为将砝码拿下时测量的值和趋势线的对比图。从图中可以看出砝码拿下时，其与趋势线的差值的均值为0.000637V，相对于与理想线段对比的差值要大。其非线性误差为：

(8)

同样，由上面的结果也可以看出，与趋势线的线性误差要大于与理想线段对比。因此从上述数据可以看出，理想曲线更加接近测量值，且理想曲线也线性和过零点的条件。

图6 砝码拿下时测量值和趋势线的对比图

四、实验遇到的问题及误差原因分析

对于上述出现的全部误差及实验过程中出现的情况分析如下：

（1）应变片反应不灵敏或电路预热不完全。实验中我们先用R1进行了测量，但发现数据量变化十分小，有时增加好几个砝码数值都不发生变

化。之后我们换了R2进行实验，发现此时测的数据比较好，有明显

变化且呈线性。

（2）调零时不够准确。因为滑动变阻器阻值较大，调零时读数会波动很大，且调零后较容易受外界干扰。

（3）桌面晃动，仪器不水平。测量能明显感觉到，如有同学拍一下或动桌子，数值会发生明显变化。因此我们总共测了四次，我们从其中选择

了最为稳定的进行分析。

（4）移动砝码时必须做到轻拿轻放，如果动作过大或者一瞬间加的砝码数量较多时，将会会导致应变片发生过形变，导致读数数值偏大。

（5）支架松动。实验设备支架最初松动的较为厉害，稍微一动读数就上升到0.08V，此时就需要用螺丝对支架进行紧固。

（6）外部电压干扰。如测量数据可以看出电压值较小，一般为0到40mV 之间，这种电压很容易受到外部电压的干扰。

（7）存在随机误差。从表1可知放和拿理想上是不存在误差的，但是实际上存在随机误差导致相同重量而测得的电压值却不同。

（8）

惠斯登电桥实验报告模板

惠斯登电桥 一、实验目的 1．掌握用惠斯登电桥测电阻的原理和方法 2．了解电桥灵敏度的概念与测量不确定度的关系 二、实验原理、方法及步骤（适当抄取重要的） 惠斯登电桥的原理如图1所示。如果B 、D 两点的电位相等，检流计中没有电流通过，此时电桥达到平衡。此时有 332 1kR R R R R x == （1） 式子中，k = R 1/ R 2，称为比率臂的倍率，R 3 称为比较臂。 式（1）称为电桥的平衡条件。由此测出未知电阻。 三、实验仪器 QJ23型电桥，滑线式电桥，电阻箱，检流计，滑线变阻器，直流稳压电源等。 四、实验数据及处理 1. 用滑线式惠斯登电桥测量电阻R x R x =735Ω A B C D 图1 D A C I x I 3 I 2 I 1

第四组数据 R x 的平均值为：Rx =8 .7392.7308.7230.7301.7344.7316.7302.726+++++++ =731.0Ω 相对误差：E = %100?-理 理 R R R X =代入数据=0.54% （取两位有效数字） 绝对不确定度：() Ω ==--=?∑=4) 1(1 2 代入数据n n R R t R n i X i （取一 位有效数字） 所以：R x =Rx R ?±=731±4(Ω) （结果的最后一位要和绝对不确定度对齐） 仪器不确定度：Δ1=0.2%×90.8+0.002=0.18Ω≈0.2Ω Δ2=0.2%×8000+0. 2=16.2Ω≈2×10Ω Δ3=0.5%×98000+5=495Ω≈5×102Ω 所以：R x1=90.9±0.2Ω R x1=（8.00±0.02）×103Ω R x1=（9.80±0.05）×104Ω 五、思考题 1使用电桥时应该怎样保护灵敏电流计？ 答： 2用惠斯登电桥测量电阻时，为什么要将R 3，R x 的位置互换？为什么要改变电源的极性？ 答:

金属箔式应变片——单臂电桥性能实验1

金属箔式应变片——单臂电桥性能实验实验报告 一、实验目的： 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。 二、实验仪器： 应变传感器实验模块、托盘、砝码、数显电压表、±15V 、±4V 电源、万用表（自备）。 三、实验原理： 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 ε?=?k R R （1-1） 式中 R R ?为电阻丝电阻相对变化； k 为应变灵敏系数； l l ?=ε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组件。如图1-1所示，将四个金属箔应变片分别贴在双孔悬臂梁式弹性体的上下两侧，弹性体受到压力发生形变，应变片随弹性体形变被拉伸，或被压缩。 图1-1 双孔悬臂梁式称重传感器结构图 通过这些应变片转换弹性体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，如图1-2所示R5=R6=R7=R 为固定电阻，与应变片一起构成一个单臂电桥，其输出电压 R R R R E U ??+??=211/40 （1-2） E 为电桥电源电压； 式1-2表明单臂电桥输出为非线性，非线性误差为L=%10021???- R R 。

图1-2 单臂电桥面板接线图 四、实验内容与步骤 1．应变传感器上的各应变片已分别接到应变传感器模块左上方的R1、R2、R3、R4上，可用万用表测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω。 2．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短接并与地短接，输出端Uo2接数显电压表（选择2V档）。将电位器Rw3调到增益最大位置（顺时针转到底），调节电位器Rw4使电压表显示为0V。关闭主控台电源。（Rw3、Rw4的位置确定后不能改动） 3．按图1-2连线，将应变式传感器的其中一个应变电阻（如R1）接入电桥与R5、R6、R7构成一个单臂直流电桥。 4．加托盘后电桥调零。电桥输出接到差动放大器的输入端Ui，检查接线无误后，合上主控台电源开关，预热五分钟，调节Rw1使电压表显示为零。 5．在应变传感器托盘上放置一只砝码，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200g砝码加完，记下实验结果，填入下表。 6．实验结束后，关闭实验台电源，整理好实验设备。 五、数据记录与分析 1、数据记录表格 2、用matlab绘制W-U曲线图如下图所示

实验一 金属箔式应变片实验报告

厦门大学嘉庚学院传感器 实验报告 实验项目：实验一、二、三 金属箔式应变片 ——单臂、半桥、全桥 实验台号： 专 业： 物联网工程 年 级： 2014级 班 级： 1班 学生学号： ITT4004 学生姓名： 黄曾斌 实验时间： 2016 年 5 月 20 日

实验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 一．实验目的 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。 二．基本原理 金属电阻丝在未受力时，原始电阻值为R=ρL/S 。 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： 式中R R /?为电阻丝电阻的相对变化，K 为应变灵敏系数，L L /?=ε 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的受力状态变化，电桥的作用是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。 输出电压： 1.单臂工作：电桥中只有一个臂接入被测量，其它三个臂采用固定电阻；输出 U O14/εEK =。 2.双臂工作：如果电桥两个臂接入被测量，另两个为固定电阻就称为双臂工作电桥，又称为半桥形式；半桥电压输出U O2 2/εEK =。 3.全桥方式：如果四个桥臂都接入被测量则称为全桥形式。全桥电压输出U O3 εEK =。 三．需用器件与单元 CGQ-001实验模块、CGQ-013实验模块、应变式传感器、砝码、电压表、±15V 电源、±4V 电源、万用表（自备）。 ()() E R R R R R R R R U O 43213 241++-=

直流电桥实验报告要点

清 华 大 学 实 验 报 告 系别：机械工程系 班号：72班 姓名：车德梦 （同组姓名： ） 作实验日期 2008年 11月 5日 教师评定： 实验3.3 直流电桥测电阻 一、实验目的 （1）了解单电桥测电阻的原理，初步掌握直流单电桥的使用方法； （2）单电桥测量铜丝的电阻温度系数，学习用作图法和直线拟合法处理数据； （3）了解双电桥测量低电阻的原理，初步掌握双电桥的使用方法。 （4）数字温度计的组装方法及其原理。 二、实验原理 1. 惠斯通电桥测电阻 惠斯通电桥（单电桥）是最常用的直流电桥，如图是它的电路原理图。 图中1R 、2R 和R 是已知阻值的标准电阻，它们和被测电阻x R 连成一个四边形，每一条边称作电桥的一个臂。对角A 和C 之间接电源E ；对角B 和D 之间接有检流计G ，它像桥一样。若调节R 使检流计中电流为零，桥两端的B 点和D 点点位相等，电桥达到平衡，这时可得 x R I R I 21=， 1122I R I R = 两式相除可得 R R R R x 1 2 = 只要检流计足够灵敏，等式就能相当好地成立，被测电阻值x R 可以仅从三个标准电阻

的值来求得，而与电源电压无关。这一过程相当于把x R 和标准电阻相比较，因而测量的准确度较高。 单电桥的实际线路如图所示： 将2R 和1R 做成比值为C 的比率臂，则被测电阻为 CR R x = 其中12R R C =，共分7个档，0.001～1000，R 为测量臂，由4个十进位的电阻盘组 成。图中电阻单位为Ω。 2. 铜丝电阻温度系数 任何物体的电阻都与温度有关，多数金属的电阻随文的升高而增大，有如下关系式： )1(0t R R R t α+= 式中t R 、0R 分别是t 、0℃时金属丝的电阻值；R α是电阻温度系数，单位是（℃-1 ）。严格 地说，R α一般与温度有关，但对本实验所用的纯铜丝材料来说，在-50℃～100℃的范围内R α的变化很小，可当作常数，即t R 与t 呈线性关系。于是 t R R R t R 00 -= α 利用金属电阻随温度变化的性质，可制成电阻温度计来测温。例如铂电阻温度及不仅准确度高、稳定性好，而且从-263℃～1100℃都能使用。铜电阻温度计在-50℃～100℃范围内因其线性好，应用也较广泛。 3. 双电桥测低电阻 用下图所示的单电桥测电阻时，被测臂上引线1l 、2l 和接触点1X 、2X 等处都有一定

金属箔式应变片性能一单臂电桥实验报告

实验一金属箔式应变片性能一单臂电桥 （998 B型） 一、实验目的 了解金属箔式应变片，单臂单桥的工作原理和工作情况。 二、实验仪器 CSY型-998A传感器系统实验仪(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、F/V表、主、副电源)。 旋钮初始位置：直流稳压电源打到±2V档，F/V表打到2V档，差动放大增益最大。 三、实验原理 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R 1、R 2 、R 3 、R 4 中，电阻的相对变 化率分别为ΔR 1/R 1 、ΔR 2 /R 2 、ΔR 3 /R 3 、ΔR 4 /R 4 ，当使用一个应变片时，ΣR =ΔR/ R；当二个应变片组成差动状态工作，则有ΣR =2ΔR/ R；用四个应变片组成二 个差对工作，且R 1=R 2 =R 3 =R 4 ，ΣR =4ΔR/ R； 由此可知，单臂、半桥、全桥电路的灵敏度依次增大。 四、实验内容 1、了解所需单元、部件在实验仪上的所在位置，观察梁上的应变片，应变片为棕色衬底箔式结构小方薄片。上下二片梁的外表面各贴二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。将差动放大器的输出端与F/V表的输入插口Vi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F/V表显示为

惠斯通电桥实验报告南昌大学

南昌大学物理实验报告 课程名称：_____________ 大学物理实验 实验名称：_______________ 惠斯通电桥 学院：___________ 专业班级： 学生姓名：_________ 学号： 实验地点：___________ 座位号： 实验时间：第11周星期4上午10点开始

、实验目的: 1. 掌握电桥测电阻的原理和方法 2. 了解减小测电阻误差的一般方法 、实验原理: (1) 惠斯通电桥原理 惠斯通电桥就是一种直流单臂电桥，适用于测中值电阻，其原理电路如图 7-4所示。若调节电阻到合适阻值时, 可使检流计 G 中无电流流过，即 B 、D 两点的电位相等，这时称为“电桥平衡”。电桥平衡，检流计中无电流通过， 相当于无BD 这一支路，故电源 E 与电阻R ,、R x 可看成一分压电路；电源和电阻 R 1 上面两式可得 R 2 桥达到平衡。故常将 R 、R 2所在桥臂叫做比例 臂,与R x 、R S 相应的桥臂分别叫做测量臂和比 较臂。 V B C 点为参考，贝y D 点的电位V D 与B 点的电位V B 分别为 R 2 R S R S V D R X 因电桥平V B V D 故解 R 2、R S 可看成另一分压电路。若以 R x 为 E 待测电阻，则有 R>< R X R S 上式叫做电桥的平衡条件，它说明电桥平衡时，四个臂的阻值间成比例关系。如果 1 10,10 1等)并固定不变，然后调节 金使电

(2)电桥的灵敏度

n R S R S 灵敏度S 越大，对电桥平衡的判断就越容易，测量结果也越准确。 此时R s 变为R s ，则有：R x R2 R s ，由上两式得R x . R s R s 三、 实验仪器： 线式电桥板、电阻箱、滑线变阻器、检流计、箱式惠斯通电桥、待测电阻、低压直流电源 四、 实验内容和步骤： 1. 将箱式电桥打开平放，调节检流计指零 2. 根据待测电阻(线式电桥测量值或标称值)的大小和 R 3值取满四位有效数字原则，确定比例臂的取值，例如 R 为数千欧的电阻，为保证 4位有效数字，K r 取 3. 调节F 3的值与R ＜的估计 S _____ S 的表达式 R S R S S-i S 2 _____________________ ES R i R 2 R s R x 1 R E % R i R 2R X Rg 2 R x R s R 2 R - R E 2 R R s R x (3) 电桥的测量误差 电桥的测量误差其来源主要有两方面，一是标准量具引入的误差, 二是电桥灵敏度引入的误差。为减少误差传递, 可采用交换法。 交换法：在测定R x 之后，保持比例臂 R -、R 2不变，将比较臂 R s 与测量臂R x 的位置对换，再调节 R s 使电桥平衡，设 电桥的灵敏程度定义: R i

华中科技大学直流电桥实验报告

华中科技大学直流电桥实验报告 篇一：华中科技大学汇编实验报告2 课程实验报告 课程名称：汇编语言程序设计实验 实验名称：实验二分支程序、循环程序的设计 实验时间：2016-3-29，14：00-17：30 实验地点：南一楼804室63号实验台指导教师：张勇专业班级：计算机科学与技术201409班学号：U201414813姓名：唐礼威 同组学生：无报告日期：2016年3月30日 原创性声明 本人郑重声明：本报告的内容由本人独立完成，有关观点、方法、数据和文献等的引用已经在文中指出。除文中已经注明引用的内容外，本报告不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作

品或成果，不存在剽窃、抄袭行为。特此声明！ 学生签名：日期： 成绩评定 指导教师签字： 日期： 目录 1 2 3 4 实验目的与要求 (1) 实验内容............................................................. 1 实验过程............................................................. 2 任务1 .................................................................. .......................................................... 2 设计思想及存储单元分配............................................................... ......................... 2 流程图............................................................... ......................................................... 3 源

单臂半桥传感器实验报告总结

单臂半桥传感器实验报告总结 篇一：单臂半桥全桥传感器实验报告 实验一金属箔式应变片――单臂电桥性能实验 一、实验目的：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。 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，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，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。对单臂电桥输出电压 Uo1= EKε/4。 图1-1 应变式传感器安装示意图 三、需用器件与单元：应变式传感器实验模板、应变式传感器－电子秤、 砝码、数显表、±15V电源、±4V电源、万用表（自备）。 四、实验步骤： 1．根据图（1-1）应变式传感器（电子秤）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。 2．接入模板电源±15V（从主控台引入），检查无误后，合上主控台电源开关，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，输出端与主控台面板上数显表 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（注意：当Rw3、Rw4的位置一旦确定，就不能改变。一直到做完实验三为止）。 3．将应变式传感器的其中一个电阻应变片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模块内已接好），接好电桥调零电位器RW1，接上桥路电源±4V（从主控台引入），此时应将±4地与±15地短接。如图1-2所示。检查接线无误后，合上主控台电源开关。调节RW1，使数显表显示为零。 图1-2应变式传感器单臂电桥实验接线图 4．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200g（或500 g）砝码加完。记下实验结果填入表1-1，关闭电源。 表1-1单臂电桥测量时，输出电压与加负载重量值

金属箔式应变片性能实验报告

实验报告 姓名：学号：班级： 实验项目名称：实验一金属箔式应变片性能——单臂电桥，半桥 实验目的：了解金属箔式应变片，单臂单桥的工作原理和工作情况；：验证单臂、半桥性能及相互之间关系。 实验原理： 单臂、半桥、全桥是指在电桥组成工作时，有一个桥臂、二个桥臂、全部四个桥臂（用应变片）阻值都随被测物理量而变化。 电桥的灵敏度：电桥的输出电压（或输出电流） 与被测应变在电桥的一个桥臂上引起的电阻变化率之 间的比值，称为电桥的灵敏度。如图是直流电桥，它 的四个桥臂由电阻R1、R2、R3、R4组成，U。是供桥电 压，输出电压为： 当R1×R3=R2×R4则输出电压U为零，电桥处于平 衡状态。 如果将R4换成贴在试件上的应变片，应变片随试件的受力变形而变形，引起应变片电阻R4的变化，平衡被破坏，输出电压U发生变化。当臂工作时，电桥只有R4桥臂为应变片，电阻变为R＋R，其余各臂仍为固定阻值R,代入上式有 组桥时，R1和R3，R2和R4受力方向一致。 实验步骤（电路图）： （1）了解所需单元、部件在实验仪上的所在位置，观察梁上的应变片，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。将差动放大器的输出端与F／V表的输入插口Vi 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F／V表显示为零，关闭主、副电源。

（3）根据图１接线R1、R2、R3为电桥单元的固定电阻。R4为应变片；将稳压电源的切换开关置±4V档，F／V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W1，使F／V表显示为零，然后将F／V表置2V档，再调电桥W1（慢慢地调），使F／V表显示为零。 图1金属箔式应变片性能—单臂电桥电路 （4）将测微头转动到10mm刻度附近，安装到双平等梁的自由端（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F／V表显示最小，再旋动测微头，使F／V 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）——往下或往上旋动测微头，使梁的自由端产生位移记下F／V表显示的值。建议每旋动测微头一周即ΔX＝0.5mm 记一个数值填入下表： （6）据所得结果计算灵敏度S＝ΔV／ΔX（式中ΔX为梁的自由端位移变化，ΔV为相应F ／V表显示的电压相应变化）。 (7) 将R3固定电阻换为与R4工作状态相反的另一应变片即取二片受力方向不同应变片，形成半桥，调节测微头使梁到水平位置（目测），调节电桥W1使F／V表显示表显示为零，重复（5）过程同样测得读数，填入下表： 实验结果及分析： 单臂电桥结果： 位移（mm）-1.0 -0.5 0.5 1.0 1.5 电压（mv）-0.057 -0.044 0.012 0.025 0.036 灵敏度计算：电压变化的平均值=0.013mv S=ΔV／ΔX=0.026mv/mm 结果分析：半桥的灵敏度是单臂电桥灵敏度的2倍。 实验中的注意事项及实验感想、收获或建议等：

惠斯通电桥实验报告.pdf

南昌大学物理实验报告 课程名称：惠斯通电桥 实验名称：惠斯通电桥 学院：眼视光学院专业班级：眼视光151班学生姓名：许春芸学号：6303615024 实验地点：210座位号：30 座实验时间：第8周星期6上午10点10开始

一、实验目的： 1.掌握电桥测电阻的原理和方法。 2.了解减小测电阻误差的一般方法。 二、实验原理： 惠斯通电桥的电路四个电阻 R1.R2.R3.Rx 连成一个四边形，每一条边称作电桥的一个臂，对角 A 和 C 加上电源 E，对角 B 和 D 之间连接检流计 G，所谓桥就是指 BD 这条对角线，它的作用就是将桥的两个端点的电势直接进行比较。当 B.D 两点电势相等时，检流计中无电流通过，电桥达到了平衡，这时有：R2/R1=Rx/R3，即*Rx=(R2/R1)R3。若 R1.R2.R3 均已知，则 Rx 可由上式求出。 电桥电路可以这样理解，电源 E.R2.Rx 是一个分压电路，Rx 上的电压为[Rx/(R1+R2)]·E,又 E 和 R1.R3 也是一个分压电路，R3 上的电压等于[R3/(R3+R1)]·E，现在用检流计来比较 Rx 和 R3 的电压，根据电流方向，可以发现哪一个电压更大些。当检流计指零时，说明两电压相等，也就得出*式。 三、实验仪器： 线式电桥板、电阻箱、滑线变阻器、检流计、箱式惠斯通电桥、待测电阻、低压直流电源。 四、实验内容和步骤： 1、标准电阻 Rn 选择开关选择“单桥”档； 2、工作方式开关选择“单桥”档； 3、电源选择开关选在有效量程里； 4、G 开关选择“G 内接”； 5、根据 Rx 的估计值，选好量成倍率，设置好 R1R2 值和 R3 值，将位值电阻 Rx 接入 Rx 接线端子（注意 Rx 端于上方短接片应接好）； 6、打开仪器市电开关、面板指示灯亮； 7、建议选择毫伏表作为仪器检流计，释放“接入”键，量程置“2mV”挡，调节“调零”电位器，将数显表调零。调零后将量程转入 200mV 量程，按下“接入”按键，也可以选择微安表做检流计； 8、调节 R3 各盘电阻，粗平衡后，可以选择 20mV 或 2mV 挡，细调 R3，使电桥平衡；

自动化传感器实验报告一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验

广东技术师范学院实验报告 学院： 自动化 专业： 自动化 班级： 08自动化 成 绩： 姓名： 学号： 组 别： 组员： 实验地点： 实验日期： 指导教师签名： 实验一 项目名称： 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 一、 实验目的 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。 二、 基本原理 金属丝在外力作用下发生机械形变时，其电阻值会发生变化，这就是金属的电阻应变效应。金属的电阻表达式为： l R S ρ = （1） 当金属电阻丝受到轴向拉力F 作用时，将伸长l ?，横截面积相应减小S ?，电阻率因晶格变化等因素的影响而改变ρ?，故引起电阻值变化R ?。对式（1）全微分，并用相对变化量来表示，则有： R l S R l S ρρ ????=-+ （2） 式中的l l ?为电阻丝的轴向应变，用ε表示，常用单位με（1με=1×610mm mm -）。 若径向应变为r r ?，电阻丝的纵向伸长和横向收缩的关系用泊松比μ表示为 l r r l μ??=-（），因为S S ?=2（r r ?），则（2）式可以写成： 01212R l l l k R l l l l l ρρρμμρ??????=++=++=?（）（） （3） 式（3）为“应变效应”的表达式。0k 称金属电阻的灵敏系数，从式（3）可见，0k 受两个因素影响，一个是（1+μ2），它是材料的几何尺寸变化引起的，另一个是ρρε?（） ，是 材料的电阻率ρ随应变引起的（称“压阻效应”）。对于金属材料而言，以前者为主，则 μ210+≈k ，对半导体，0k 值主要是由电阻率相对变化所决定。实验也表明，在金属丝拉 伸比例极限内，电阻相对变化与轴向应变成比例。通常金属丝的灵敏系数0k =2左右。 用应变片测量受力时，将应变片粘贴于被测对象表面上。在外力作用下，被测对象表面产生微小机械变形时，应变片敏感栅也随同变形，其电阻值发生相应变化。通过转换电路转换为相应的电压或电流的变化，根据（3）式，可以得到被测对象的应变值ε，而根据应

金属箔式应变片-电桥性能实验

实验一金属箔式应变片――电桥性能实验 （一）单臂电桥性能实验 一、实验目的： 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。 二、实验仪器： 应变传感器实验模块、托盘、砝码、数显电压表、±15V、±4V电源、万用表（自备）。 三、实验原理： 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组件，如图1-1所示，四个金属箔应变片分别贴在弹性体的上下两侧，弹性体受到压力发生形变，应变片随弹性体形变被拉伸，或被压缩。 图1-1 图1-2 通过这些应变片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，

如图1-2所示R5、R6、R7为固定电阻，与应变片一起构成一个单臂电桥，其输出电压 Uo= R R R R E ??+?? 211/4 （1-1） E 为电桥电源电压，R 为固定电阻值，式1-1表明单臂电桥输出为非线性，非线性误差为L=%10021???- R R 。 四、实验内容与步骤 1．应变传感器上的各应变片已分别接到应变传感器模块左上方的R1、R2、R3、R4上，可用万用表测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω。 2．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 短接并与地短接，输出端Uo 2接数显电压表（选择2V 档）。将电位器Rw3调到增益最大位置（顺时针转到底），调节电位器Rw4使电压表显示为0V 。关闭主控台电源。（Rw3、Rw4的位置确定后不能改动） 3．按图1-2连线，将应变式传感器的其中一个应变电阻（如R1）接入电桥与R5、R6、R7构成一个单臂直流电桥。 4．加托盘后电桥调零。电桥输出接到差动放大器的输入端Ui ，检查接线无误后，合上主控台电源开关，预热五分钟，调节Rw1使电压表显示为零。 5．在应变传感器托盘上放置一只砝码，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200g 砝码加完，计下实验结果，填入下表1-1，关闭电源。 表1－1 重量(g) 电压(mV) 五、实验报告 根据表1－1计算系统灵敏度S ＝ΔU/ΔW （ΔU 输出电压变化量，ΔW 重量变化量）和非线性误差δf1=Δm/y F..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；y F ·S 为满量程（200g ）输出平均值） 六、注意事项 加在应变传感器上的压力不应过大，以免造成应变传感器的损坏！

用单臂电桥测电阻带实验数据处理

本科实验报告 实验名称: 用单臂电桥测电阻 实验13 用单臂电桥测电阻（略写）【实验目的】 （1）掌握用单臂电桥测量电阻的原理和方法。 （2）学习用交换法减小和消除系统误差。 （3）初步研究电桥的灵敏度。 【实验原理】 单臂电桥，也叫惠斯登电桥，适用于精确测量中值电阻（10~的测量装置。 电桥法测电阻，其实质是把被测电阻与标准电阻相比较，已确定其值。由于电阻的制造可以达到很高的精度，所以用电桥法测电阻也可以达到很高的精度。 电桥分为直流电桥和交流电桥两大类。直流电桥又分为单臂电桥和双臂电桥。惠斯登电桥是直流电桥中的单臂电桥；双臂电桥又称为开尔文电桥，适用于测量低电阻（~10Ω）。 单臂电桥的线路原理 单臂电桥的基本线路如图所示。它是由四个电阻R1,R2,Rs,Rx连成一个四边形ACBD，在对角线AB上接上电源E，在对角线CD上接上检流计P组成。接入检流计（平衡指示）的

对角线称为“桥”，四个电阻称为“桥臂”。在一般情况下，桥路上检流计中有电流通过，因而检流计的指针偏转。若适当调节某一电阻值，例如改变Rs的大小可使C,D两点的电位相等，此时流过检流计P的电流Ip=0，称为电桥平衡。则有 （1） （2） （3） 由欧姆定律知 = 2 （4） =s （5） 由以上两式可得 （6） 此式即为电桥的平衡条件。若R1,R2,Rs已知，Rx即可由上式求出。通常取R1，R2为标准电阻，称为比率臂，将称为桥臂比；Rs为可调电阻，成为比较臂。改变Rs使电桥达到平衡，即检流计P中无电流流过，便可测出被测电阻Rx的值。 用交换法减小和消除系统误差 分析电桥线路和测量公式可知，用单臂电桥测量Rx的误差，除其他因素外，还与标准电阻R1,R2的误差有关。可以用交换法来消除这一系统误差，方法是：先连接好电桥线路，调节Rs使P中无电流，可求出Rs，然后将R1与R2交换位置，再调节Rs使P中无电流， 记下此时的Rs＇，可得，相乘可得Rx=， 这样就消除了由R1,R2本身的误差引起的对Rx引入的测量误差。Rx的测量误差只与电阻箱Rs的仪器误差有关，而Rs可选用高精度的标准电阻箱，这样系统误差就可减小。 电桥的灵敏度 检流计的灵敏度总是有限的，如实验中所用的检流计，指针偏转一格所对应的电流大约为A。当通过它的电流比A还要小时，指针偏转小于0.1格，就很难察觉出来。假设电桥在R1/R2=1时调到了平衡，则有Rx=Rs。这时，若把Rs改变ΔRs，电桥就失去了平衡，检流计中有电流Ip流过。但是如果Ip小到使检流计觉察不出来，还会认为电桥还是平衡的，因而得出Rx=Rs+ΔRs。这样就会因为检流计的反应不够灵敏而带来一个测量误差ΔRx=ΔRs。为表示此误差对测量结果影响的严重程度，引入电桥灵敏度的概念，定义为 S=（7） 之中，是在电桥平衡后Rx的微小改变量（实际上是改变Rs，可以证明，改变任意臂所得出的电桥灵敏度是一样的）是由于电桥偏离平衡而引起的检流计的偏转格数。S越大，说明电桥越灵敏，带来的误差也越小，举例来说，检流计有五分之一格的偏转时既可以觉察

实验一-金属箔式应变片实验报告

成绩： 预习审核： 评阅签名： 厦门大学嘉庚学院传感器 实验报告 实验项目：实验一、二、三金属箔式应变片——单臂、半桥、全桥 实验台号： 专业：物联网工程 年级：2014级 班级：1班 学生学号：ITT4004 学生姓名：黄曾斌 实验时间：2016 年 5 月20 日

实验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 一．实验目的 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。 二．基本原理 金属电阻丝在未受力时，原始电阻值为R=ρL/S 。 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： 式中R R /?为电阻丝电阻的相对变化，K 为应变灵敏系数，L L /?=ε 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的受力状态变化，电桥的作用是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。 输出电压： 1.单臂工作：电桥中只有一个臂接入被测量，其它三个臂采用固定电阻；输出 U O14/εEK =。 2.双臂工作：如果电桥两个臂接入被测量，另两个为固定电阻就称为双臂工作电桥，又称为半桥形式；半桥电压输出U O2 2/εEK =。 3.全桥方式：如果四个桥臂都接入被测量则称为全桥形式。全桥电压输出U O3 εEK =。 三．需用器件与单元 CGQ-001实验模块、CGQ-013实验模块、应变式传感器、砝码、电压表、±15V 电源、±4V 电源、万用表（自备）。 ()() E R R R R R R R R U O 43213 241++-=

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云南农业大学 物 理 实 验 报 告 实验名称：惠斯通电桥测量电阻 一、实验目的 (1)了解惠斯通电桥的构造和测量原理。 (2)掌握用惠斯通电桥测电阻的方法。 (3)了解电桥灵敏度的概念及其对电桥测量准确度的影响。 二、实验仪器 滑线式电桥，箱式电桥，检流计，电阻箱，滑动电阻器，待测电阻，电源，开关，导线等。 三、实验原理： 1.惠斯通电桥的测量原理 如图1所示，由已知阻值的三个电阻R 0、R 1、R 2和一个待测电阻R x 组成一个四边形，每一条边称为电桥的一个臂，在对角A 、B 之间接入电源E ，对角C 、D 之间接入检流计G 。适当调节R 0、R 1、R 2的阻值，可以使检流计G 中无电流流过，即C 、D 两点的电势相等，电桥的这种状态称为平衡态。电桥的平衡条件为 1 002 x R R R KR R = = (1) 式中比例系数K 称为比率或倍率，通常将R1、R2称为比率臂，将R0称为比较臂。

2.电桥的灵敏度 式(1)是在电桥平衡的条件下推导出来的，而电桥是否达到真正的平衡状态，是由检流计指针是否有可察觉的偏转来判断的。检流计的灵敏度是有限的，当指针的偏转小于0.1格时，人眼就很难觉察出来。在电桥平衡时，设某一桥臂的电阻是R ，若我们把R 改变一个微小量ΔR ，电桥就会失去平衡，从而就会有电流流过检流计，如果此电流很小以至于我们未能察觉出检流计指针的偏转，我们就会误认为电桥仍然处于平衡状态。为了定量表示检流计的误差，我们引入电桥灵敏度的概念，它定义为 n S R R ?= ? (2) 式中，ΔR 为电桥平衡后电阻R 的微小改变量，Δn 为电阻R 变化后检流计偏离平衡位置的格数，所以S 表示电桥对桥臂电阻相对不平衡值ΔR /R 的反应能力。 3.滑线式惠斯通电桥 滑线式惠斯通电桥的构造如图2所示。A 、B 、C 是装有接线柱的厚铜片（其电阻可以忽略），A 、B 之间为一根长度为L 、截面积和电阻率都均匀的电阻丝。电阻丝上装有接线柱的滑键可沿电阻丝左右滑动，按下滑键任意触头，此时电阻丝被分成两段，设AD 段的长度为L 1、电阻为R 1，DB 的长度为L 2、电阻为R 2，因此当电桥处于平衡状态时，有 111 000221 x R L L R R R R R L L L = ==- (3) 式中，L 1的长度可以从电阻丝下面所附的米尺上读出，R 0用一个十进制转盘式电阻箱作为标准电阻使用。另外电源E 串联了一个滑线变阻器RE ，对电路起保护、调节作用。为了消除电阻丝不均匀带来的误差，可用交换R 0与R x 的位置重新测量的方法来解决。也就是在测定R x 之后，保持R 1、R 2不变（即D 点的位置不变），将R 0与R x 的位置对调，重新调 节R 0为0R '，使电桥达到平衡，则有 221 000 111 x R L L L R R R R R L L -'''= == (4) 所以 221 000 111 x R L L L R R R R R L L -'''= == (5) 由式(5)可知，Rx 与R1、R2（或L1、L2）无关，它仅取决于R0的准确度。可以证明

单臂电桥性能实验报告

实验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验 一、实验目的：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。 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： εK R R =?/ 式中R R /?为电阻丝电阻的相对变化，K 为应变灵敏系数，l l /?=ε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的受力状态变化，电桥的作用是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。单臂电桥输出电压U O14/εEK =。 三、需用器件与单元：应变式传感器实验模块、应变式传感器、砝码、数显表、±15V 电源、±4V 电源、万用表（自备）。 四、实验步骤： 1、根据图1-1应变式传感器已装于应变传感器模块上。传感器中各应变片已接入模块的左上方的R 1、R 2、R 3、R 4。加热丝也接于模块上，可用万用表进行测量判别，R 1= R 2= R 3= R 4=350Ω，加热丝阻值为50Ω左右。 2、接入模块电源±15V （从主控箱引入），检查无误后，合上主控箱电源开关，将实验模块调节增益电位器Rw 3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的数显表电压输入端Vi 相连，调节实验模块上调零电位器Rw 4，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。 图1-1 应变式传感器安装示意图

3、将应变式传感器的其中一个应变片R 1（即模块左上方的R 1）接入电桥作为一个桥臂与R 5、R 6、R 7接成直流电桥（R 5、R 6、R 7模块内已连接好），接好电桥调零电位器Rw 1，接上桥路电源±4V （从主控箱引入）如图1-2所示。检查接线无误后，合上主控箱电源开关。调节Rw 1，使数显表显示为零。 4、在电子秤上放置一只砝码，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1-1，关闭电源。 表1-1 单臂电桥输出电压与加负载重量值 5、根据表1-1计算系统灵敏度S ，S=W u ??/（u ?输出电压变化量；W ?重量变化量）计算线性误差：δf1=y m /? F ?S ×100%，式中m ?为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差：y F ?S 满量程输出平均值，此处为500g 或200g 。 五、思考题： 单臂电桥时，作为桥臂电阻应变片应选用：（1）正（受拉）应变片（2）负（受压）应变片（3）正、负应变片均可。 图1-2 应变式传感器单臂电桥实验接线图

金属箔式应变片半桥性能实验报告

南京信息工程大学传感器实验(实习)报告 实验(实习)名称金属箔式应变片半桥性能实验实验(实习)日期12.2得分指导老师 系专业班级姓名学号 实验目的：比较半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点。 实验内容： 基本原理：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U O2＝EKε／2。 需用器件与单元：主机箱、应变式传感器实验模板、托盘、砝码。 实验步骤： 1、将托盘安装到应变传感器的托盘支点上。将实验模板差动放大器调零：用导线将实验模板上的±15v、⊥插口与主机箱电源±15v、⊥分别相连，再将实验模板中的放大器的两输入口短接(V i＝0)；调节放大器的增益电位器R W3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 验模板放大器的调零电位器R W4，使电压表显示为零。 图2 应变式传感器半桥接线图 2、拆去放大器输入端口的短接线，根据图2接线。注意R2应和R3受力状态相反，即将传感器中两片受力相反（一片受拉、一片受压）的电阻应变片作为电桥的相邻边。调节实验模板上的桥路平衡电位器R W1，使主机箱电压表显示为零；在应变传感器的托盘上放置一只砝码，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200g（或500 g）砝码加完。记下实验数据填入表2画出实验曲线，计算灵敏度S2＝U／W，非线性误差δ。实验完

毕，关闭电源。 实验结果： 表2 解：S=200/80=2.5 δ=Δm/y FS×100％=1/200x100%=0.5%

惠斯通电桥实验报告 南昌大学

南昌大学物理实验报告 课程名称：大学物理实验 实验名称：惠斯通电桥 学院：专业班级： 学生姓名：学号： 实验地点：座位号： 实验时间：第11周星期4上午10点开始

一、实验目的： 1. 掌握电桥测电阻的原理和方法 2. 了解减小测电阻误差的一般方法 二、实验原理： （1） 惠斯通电桥原理 惠斯通电桥就是一种直流单臂电桥，适用于测中值电阻，其原理电路如图7-4所示。若调节电阻到合适阻值时，可使检流计G 中无电流流过，即B 、D 两点的电位相等，这时称为“电桥平衡”。电桥平衡，检流计中无电流通过，相当于无BD 这一支路，故电源E 与电阻1R 、x R 可看成一分压电路；电源和电阻2R 、S R 可看成另一分压电路。若 以C 点为参考，则D 点的电位D V 与B 点的电位B V 分别为 因电桥平B D V V =故 解上面两式可得 上式叫做电桥的平衡条件，它说明电桥平衡时，四个臂的阻值间成比例关系。如果x R 为待测电阻，则有 。选取1R 、2R 简单的比例如（1:1， （2） 电桥的灵敏度 电桥的灵敏程度定义： 灵敏度S 越大，对电桥平衡的判断就越容易，测量结果也越准确。 S 的表达式 ()???? ??+++???? ??+++???? ???++++= x s E s x g X g E x s R R R R R R R R R R R R R R R R R R ES S 21212211 221 （3）电桥的测量误差 X X D S S B R R R E V R R R E V += += 12S X R R R R =21S X R R R R 2 1 = S S R R n S ??= 21S S R R I I n R R n S S S g g S S ?=???? ??????= ??= 1:10，10:1等)并固定不变，然后调节R S 使电桥达到平衡。故常将1R 、2R 所在桥臂叫做比例臂，与x R 、S R 相应的桥臂分别叫做测量臂和比较臂。

实验一 电阻式传感器的单臂电桥性能实验

实验一 电阻式传感器的单臂电桥性能实验 一、 实验目的 1、 了解电阻应变式传感器的基本机构与使用方法 2、 掌握电阻式应变式传感器放大电路的调试方法 3、 掌握单臂电桥电路的工作原理与性能 二、 实验所用单元 电阻应变式传感器、调零电桥、差动放大器板、直流稳压电源、数字电压表、位移台架 三、 实验原理及电路 1、电阻丝在外力作用下发生形变时,其阻值发生变化,这就就是电阻应变效应,其关系为:△R/R=K ∑,△R 为电阻丝变化值,K 为应变灵敏系数,∑为电阻丝长度的相对变化量△L /L 、通过测量电路将电阻变化转换为电流或电压输出。 2、电阻应变式传感如图1-1所示。传感器的主要部分就是上、下两个悬臂梁,四个电阻应变篇贴在梁的根部,可组成单臂、单桥与全桥电路,最大测量范围为正负3mm 。 3、 电阻应变式传感的单臂电桥电路如图1-2所示,图中R1、R2、R3为固定,R 为电阻应 变式片,输出电压Uo=EK ∑,E 为电桥转换系数。 1——外壳 2——电阻应变片 3——测杆 4——等截面悬臂梁 5——面板接 图1-1 电阻应变式传感器 2 1 4

四、实验步骤 1、固顶好位移台架,将电阻应变式传感器至于位移台架上,调节测微器使其指示 15mm左右。将测微器装入位移台架上部的开口处,旋转测微器测杆使其与电阻应 变式传感器的测杆适度旋紧,然后调节两个滚花螺母使电阻应变式传感上的两个 悬梁处于水平状态,两个滚花螺母固定在开口处上下两侧。 2、将试验箱(试验台内部已连接)面板上的正负15V与地端,用导线接到差动放大器上; 将放大器放大倍数电位器RP1旋钮(试验台为增益旋钮)逆时针旋到终端位置。 3、用导线将差动放大器的正负数入端连接,再将其输出端接到数字电压表的输入端; 按下面板上电压量程转换开关的20V挡按键(试验台为电压量程拨到20V档);接通 电源开关,旋动放大器的调零电位器RP2旋钮,使电压表指示向零趋近,然后换到2v 量程,旋动调零继电器RP2旋钮使电压表指示为零;此后调零继电器RP2旋钮不再 调节,根据试验适当调节增益电位器RP1。 4、按图1-2接线R1、R2、R3(电阻传感器部分固定电阻)与一个的应变片构成单臂电 桥形式。 5、调节平衡电位器RP,使数字电压表指示接近于零,然后旋动测微器使电压表指示为 零,此时测微器的读数视为系统零位。分别上旋与下旋测微器,每次0.4mm,上下各 2mm,将位移量X与对应的输出电压值Uo记入表中。 X(mm) -2、0 -1、6 -1、2 -0、8 -0、4 0 0、4 0、8 1、2 1、6 2、0 Uo(mV) -0、 034 -0、 026 -0、 021 -0、 016 -0、 011 0 0、 002 0、 007 0、 012 0、 012 0、09 五、实验报告 1、根据表1-1中的实验数据,画出输入/输出特性曲线Uo=f(X)如下: