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电阻应变式传感器实验指导书

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  • 2025/7/5 15:25:41

实验一 金属箔式应变片-单臂电桥、半桥、全桥性能比较实验

实验目的:了解金属箔片式应变片,验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间的关系。

所需单元及部件:直流稳压电源、电桥、差动放大器、双孔悬梁称重传感器、砝码、应变片、F/V表、主、副电源。

实验原理与公式: (1)单臂电桥

平衡条件: R1R4 = R2R3

输出电压: U0?E4?

?R1R

灵敏度: (2)半桥

KU?E4平衡条件: R1R4 = R2R3 输出电压: U0?E2?

?R1R

灵敏度: (3)全桥

KU?E2平衡条件: R1R4 = R2R3 输出电压: U0?E灵敏度:

?R1R

KU?E旋钮初始位置:

直流稳压电源拨到2V档,F/V表拨到2V档,差动放大器增益旋钮调到最大。 实验步骤:

(1)了解所需单元、部件在实验仪上的位置,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应变片。

(2)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;调节差动放大器的增益旋纽到最

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,然后关闭主、副电源。

(3)根据下图,R1、R2、R3为电桥的固定电阻;R4=Rx为应变片。将稳压电源的切换开关置4v档,F/V表置20v。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,等待数分钟后将F/V表置2v,再调节电桥W1(慢慢调)使F/V表显示为零。

(4)在传感器的托盘上放上一只砝码,记下此时的电压数值,然后每增加一只砝码记下一个数值并将这些数值填入下表。

表1

重量(g) 电压(mv) (5)保持放大器增益不变,将固定电阻R3换为与RX(R4)工作状态相反的另一应变片,即取两片受力方向不同的应变片,形成半桥,调节电桥的W1使F/V表显示为零,重复(4)过程同样测得读数,填入表2。

表2

重量(g) 电压(mv) (6)保持差动放大器增益不变,将R1,R2两个固定电阻换成两片受力应变片,组桥时只要掌握对臂应变片的受力方向相同,邻臂应变片的受力方向相反的原则即可,否则相互抵消没有输出电压。接成一个直流全桥,调节电桥的W1,同样使F/V表显示为零。重复(4)过程将读出数据填入表3。

表3

重量(g) 电压(mv)

(7)根据所得结果计算系统的灵敏度

?VS= , 在同一坐标纸上描出V—W曲线,?V为电压变化量,?W为相应的

?W重量变化量,并比较三种接法的灵敏度。

注意事项:

(1)实验仪器中电桥上端虚线所示的四个电阻实际上并不存在,仅作为一个标记,让学生组桥容易。

(2)做此实验时应将低频振荡器、音频振荡器的幅度调至最小,以减小其对直流电桥的影响。

(3)实验过程中,直流稳压电源输出不允许大于4V,以防应变片过热损坏。 (4)不能用手触及应变片及过度弯曲平行梁,以免应变片损坏。

(5)当加入砝码后电压表读数无变化时,一般是少接了两根线,即W1与+4v的连线,W1与—4v的连线。

(6)当F/V表读数比标准值减少一半左右时,一般是直流稳压电源拨到+2v档位,应拨到+4v档位。

(7)在更换应变片时应将电源关闭。

(8)在实验过程中如发现电压表发生过载,应将电压量程扩大。

(9)实验过程中只能将放大器接成差动形式,否则系统不能正常工作。

(10)接成全桥时请注意区别各应变片的工作状态方向。

(11)实验中用到所需单元时,则该单元上的有关电源开关应闭合,完成实验后应关闭所有开关及输出。

思考题:

(1)本实验电路对直流稳压电源有何要求?为什么?

(2)本实验电路对差动放大器有何要求?为什么? (3)单臂电桥的非线性误差为多少? (4)半桥的非线性误差为多少? (5)全桥的非线性误差为多少?

附: r=1K W1=W2=22K

C= 300P

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实验一 金属箔式应变片-单臂电桥、半桥、全桥性能比较实验 实验目的:了解金属箔片式应变片,验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间的关系。 所需单元及部件:直流稳压电源、电桥、差动放大器、双孔悬梁称重传感器、砝码、应变片、F/V表、主、副电源。 实验原理与公式: (1)单臂电桥 平衡条件: R1R4 = R2R3 输出电压: U0?E4? ?R1R 灵敏度: (2)半桥 KU?E4平衡条件: R1R4 = R2R3 输出电压: U0?E2? ?R1R 灵敏度: (3)全桥 KU?E2平衡条

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