导线电阻引起应变测量的误差分析及其补偿电路

导线电阻引起应变测量的误差分析及其补偿电路
导线电阻引起应变测量的误差分析及其补偿电路

导线电阻引起应变测量的误差分析及其补偿电路

导线电阻引起应变测量误差分析及其补偿电路

摘要:分析了全桥和半桥式应变测量电路中导线电阻引起测量误差的原因,并根据分析结果提出了一种传感器供桥电压自动补偿电路,以消除导线电阻引起的测量误差。

关键词:应变测量;桥式电路;补偿电路;测量误差

1 概述

应变片电测技术就是利用电阻应变片或由应变片制成的传感器对应力、应变、拉压力、位移、液体压力等物理量进行电测量的一种专门技术。它广泛应用于公路桥梁检测、地基沉陷和土压测量及筑路机械性能参数的测量中,其测量误差大小直接影响到桥梁、道路和机械参数的真实性和准确性,从而导致错误的分析和判断。在应变测量电路中,应变片或传感器与测量放大器用导线连接,由于连接导线具有一定的电阻,因此会引起测量误差,当连接导线较长时,这种误差往往很大而不能被忽略,例如,在桥梁检测中导线可能长达上千米。而本文分析结果表明,当导线长300m时引起的测量误差将超过20%。鉴于测量误差的重要性,本文在分析了导线电阻引起测量误差的基础上,提出了一种简单有效的消除这种误差的电桥电路。

2 导线电阻引起的误差分析

电桥电路具有测量精度高、抗干扰能力强等优点,更重要的是把应变片接成电桥电路可以消除温度变化产生的测量误差,因而得到广泛应用。以下将分别讨论由导线电阻引起的全桥及半桥电路的测量误差。2.1 全桥电路

全桥电路的接法如图1实线部分所示。图中R

1、R

2

、R

3

、R

4

为测量应

变片,r为连接导线的等效电阻,U

AC 为测量放大器提供的供桥电压,U

A′C′

为电桥的实际工作电压。在不考虑导线电阻r的影响时,电桥输出给测量放大器的电压

图1 全桥电路接法

(1)

当考虑到导线电阻r的影响时,电桥的实际工作电压

(2)

电桥的输出电压为

(3)

由于电桥与测量放大器之间的导线电阻r远远小于放大器的输入阻抗,因而可以忽略不计导线电阻r对放大器输入的影响,故在考虑到连接导线电阻r的影响时,全桥测量电路测量放大器的电压可表示如下:

(4)

从公式(1)、(2)可以得出导线电阻r引起全桥测量电路的相对误差

(5)

3 半桥电路

半桥测量电路接法如图2所示。图中R

1、R

2

是由应变片组成的测量

半桥,且R

1=R

2

=R,R

3

、R

4

是由测量放大器内置标准电阻组成的补充电桥,

r为连接导线的等效电阻。由于BB′之间的导线电阻r与放大器的输入阻抗串联,且r远远小于放大器的输入阻抗,这种情况BB′导线上的电阻可以忽略。此时,如果不考虑导线电阻r的影响,则电桥的输出电压

图2 半桥电路接法

(6)

如果考虑到导线电阻r的影响,则电桥的输出电压为

(7)

由公式(6)、(7)可得半桥测量电路导线电阻引起的测量误差为

(8)

在考虑导线电阻的影响时,半桥测量电路输出电压公式(7)可以写成

(9)

式(9)中正好是测量应变片R

1、R

2

两端的工作电压。比

较式(6)和式(9),可以看出,对于半桥测量电路来说,导线电阻r只所以能够引起测量误差,实际上是由于导线电阻r的存在,使测量应变片

R

1、R

2

两端的工作电压U

A′C′

低于供桥电压U

AC

而产生的。

4 消除导线电阻引起测量误差的电路

从上述分析结果可以看出,不论是全桥电路还是半桥电路,导线电阻引起的测量误差是由于它的存在使电桥或桥臂上的实际工作电压降

低导致的。因而,只要有一种电桥电路,当导线电阻值在一定范围内变化时,该电路可以使电桥或测量桥臂的实际工作电压与测量放大器的供桥电压相等,这样就可以消除导线电阻引起的测量误差。

图3所示的电路可以保证电桥或桥臂的实际工作电压不受导线电阻r的影响,从而始终等于测量放大器的供桥电压。与传统的桥式应变测量电路相比,该电路在测量放大器供桥电压输出端增加了两个放大倍数为1,两个放大倍数趋于无穷大的电压放大器。另外,在这种测量电路中还增加了两条传感器或测量桥臂实际工作电压反馈线,如图1、图2

中虚线所画的C′E、A′F,电路中R

3、R

4

为标准电阻,K为全桥半桥测

量转换开关。

图3 传感器工作电压自动补偿原理图

在进行应变测量时,把传感器或测量应变片的导线连接在图3所示电路的相应接点上,当进行全桥测量时,打开电路中开关K,进行半桥测量时合上开关K,此时所组成的全桥和半桥测量电路分别如图4、图5所示。

图4 具有工作电压自动补偿功能全桥电路

图5 具有工作电压自动补偿功能半桥电路

从图4、图5可以看出,在这种电桥电路中,作用在传感器或测量

桥臂上的实际工作电压由两根附加导线C′E、A′F反馈到传感器激励电压自动补偿电路,由于导线电阻r的存在,引起传感器或桥臂实际工作电压降低ΔU

1

>0,此时,传感器工作电压补偿电路自动增大输出电压,

直至ΔU

1

=0,使传感器或测量桥臂的工作电压等于测量放大器的供桥电压,从而保证传感器的输出电压不会因为导线电阻r的存在而发生变化,消除了导线电阻r引起的测量误差。

5 试验及讨论

图4和图5仅给出了传感器工作电压自动补偿电路的原理图,并未给出实际电路,笔者根据这一原理制作了一套实用电路。表1是用加有工作电压自动补偿电路的应变放大器所做的一组对比试验。从表中的试验数据可以看出,在未加自动补偿电路时,导线电阻引起的测量误差与理论分析基本一致,当导线长300m,电阻r值为1 528Ω时,引起全桥电路的测量误差大于20%。而对于加有传感器工作电压自动补偿电路的应变仪来说,当导线长300m时,引起的测量误差小于0.4%。这一结果充分说明文中所述的测量电路可以基本上消除由导线电阻引起的测量

误差。

表1 导线电阻引起的测量误差试验数据(全桥电路)

导线状况

给定应变

/με 应变仪未加工作电压

补偿电路

应变仪加有工作电

压补偿电路

长度/m 电阻/Ω

测量值/

με

误差/%

测量值/

με

误差/%

0 0

0 0 0 0 0 500 498 -0.40 498 -0.40 1 000 1 002 0.20 1 002 0.20 1 500 1 501 0.07 1 501 0.07 3 000 3 000 0 3 000 0

100 5.20

0 0 0 0 0 500 460 -8.00 498 -0.40 1 000 924 -7.60 1 002 0.20 1 500 1 383 -7.80 1 501 0.07 3 000 2 764 -7.86 3 000 0

200 10.33

0 0 0 0 0 500 424 -15.20 498 -0.40

1 000 856 -14.40 1 00

2 0.20 1 500 1 281 -14.60 1 500 0

3 000 2 562 -14.60 3 000 0

300 15.58

0 0 0 0 0 500 394 -21.20 498 -0.40 1 000 796 -20.40 1 002 0.20 1 500 1 191 -20.60 1 501 0.07 3 000 2 382 -20.60 3 000 0

上述测量电路仅能消除电线电阻引起的测量误差,并不能完全消除导线电容引起的测量误差,从理论上讲,导线电容引起的测量误差随着导线的增长及供桥电压频率的增高而增大。由于导线电容引起的测量误差不易从电路上消除,在实际测量过程中一般采用系统标定的方法来修正由导线电容引起的测量误差。如果无法进行系统标定,则应尽量减少连接导线的长度,或直接选用供桥电压为直流的应变仪,这样就可以减少或消除导线电容引起的测量误差。

该测量电路特别适合于多点测量且各点距离相差较大的场合。如果多点测量仪器的测点转换方式为晶体管式扫描开关,这种电路的特点将会显得更加突出。此外,它还适用于桥式热电阻温度测量仪。

电阻应变测量原理及方法

目录 电阻应变测量原理及方法 (2) 1. 概述 (2) 2. 电阻应变片的工作原理、构造和分类 (3) 电阻应变片的工作原理 (3) 电阻应变片的构造 (4) 电阻应变片的分类 (5) 3. 电阻应变片的工作特性及标定 (8) 电阻应变片的工作特性 (8) 电阻应变片工作特性的标定 (13) 4. 电阻应变片的选择、安装和防护 (16) 电阻应变片的选择 (16) 电阻应变片的安装 (17) 电阻应变片的防护 (19) 5. 电阻应变片的测量电路 (19) 直流电桥 (19) 电桥的平衡 (23) 测量电桥的基本特性 (23) 测量电桥的连接与测量灵敏度 (24) 6. 电阻应变仪 (31) 静态电阻应变仪 (31) 测量通道的切换 (33) 公共补偿接线方法 (36) 7. 应变-应力换算关系 (37) 单向应力状态 (37) 已知主应力方向的二向应力状态 (37) 未知主应力方向的二向应力状态 (38) 8. 测量电桥的应用 (40) 拉压应变的测定 (40) 弯曲应变的测定 (44) 弯曲切应力的测定 (46) 扭转切应力的测定 (47) 内力分量的测定 (48)

电阻应变测量原理及方法 1. 概述 电阻应变测量方法是实验应力分析方法中应用最为广泛的一种方法。该方法是用应变敏感元件——电阻应变片测量构件的表面应变,再根据应变—应力关系得到构件表面的应力状态,从而对构件进行应力分析。 电阻应变片(简称应变片)测量应变的大致过程如下:将应变片粘贴或安装在被测构件表面,然后接入测量电路(电桥或电位计式线路),随着构件受力变形,应变片的敏感栅也随之变形,致使其电阻值发生变化,此电阻值的变化与构件表面应变成比例,测量电 路输出应变片电阻变化产生的信号,经放大电路放大后,由指示仪表或记录仪器指示或记录。这是一种将机械应变量转换成电量的方法,其转换过程如图1所示。测量电路的输出信号经放大、模数转换后可直接传输给计算机进行数据处理。 电阻应变测量方法又称应变电测法,之所以得到广泛应用,是因为它具有下列优点 1.测量灵敏度和精度高。其分辨率达1微应变(με),1微应变=10-6应变(ε)。 2.测量范围广。可从1微应变测量到2万微应变。 3.电阻应变片尺寸小,最小的应变片栅长为毫米;重量轻、安装方便,对构件无附加力,不会影响构件的应力状态,并可用于应力梯度变化较大的应变的测量。 4.频率响应好。可从静态应变测量到数十万赫的动态应变。 5.由于在测量过程中输出的是电信号,易于实现数字化、自动化及无线电遥测。 6.可在高温、低温、高速旋转及强磁场等环境下进行测量。 7.可制成各种高精度传感器,测量力、位移、加速度等物理量。 图1 用电阻应变片测量应变的过程

导线电阻引起应变测量的误差分析及其补偿电路

导线电阻引起应变测量的误差分析及其补偿电路

导线电阻引起应变测量误差分析及其补偿电路 摘要:分析了全桥和半桥式应变测量电路中导线电阻引起测量误差的原因,并根据分析结果提出了一种传感器供桥电压自动补偿电路,以消除导线电阻引起的测量误差。 关键词:应变测量;桥式电路;补偿电路;测量误差 1 概述 应变片电测技术就是利用电阻应变片或由应变片制成的传感器对应力、应变、拉压力、位移、液体压力等物理量进行电测量的一种专门技术。它广泛应用于公路桥梁检测、地基沉陷和土压测量及筑路机械性能参数的测量中,其测量误差大小直接影响到桥梁、道路和机械参数的真实性和准确性,从而导致错误的分析和判断。在应变测量电路中,应变片或传感器与测量放大器用导线连接,由于连接导线具有一定的电阻,因此会引起测量误差,当连接导线较长时,这种误差往往很大而不能被忽略,例如,在桥梁检测中导线可能长达上千米。而本文分析结果表明,当导线长300m时引起的测量误差将超过20%。鉴于测量误差的重要性,本文在分析了导线电阻引起测量误差的基础上,提出了一种简单有效的消除这种误差的电桥电路。 2 导线电阻引起的误差分析 电桥电路具有测量精度高、抗干扰能力强等优点,更重要的是把应变片接成电桥电路可以消除温度变化产生的测量误差,因而得到广泛应用。以下将分别讨论由导线电阻引起的全桥及半桥电路的测量误差。2.1 全桥电路 全桥电路的接法如图1实线部分所示。图中R 1、R 2 、R 3 、R 4 为测量应 变片,r为连接导线的等效电阻,U AC 为测量放大器提供的供桥电压,U A′C′ 为电桥的实际工作电压。在不考虑导线电阻r的影响时,电桥输出给测量放大器的电压 图1 全桥电路接法

电阻电路的一般分析方法

电路常用分析方法 第一:支路电流法:以各支路电流为未知量列写电路方程分析电路的方法。 独立方程的列写:(1)从电路的n 个结点中任意选择n-1个结点列写KCL 方程; (2)选择基本回路列写b-(n-1)个KVL 方程。 支路电流法的一般步骤: 第二:回路电流法:以基本回路中沿回路连续流动的假想电流为未知量列写电路方程分析电路的方法。它适用于平面和非平面电路。 1.列写的方程:回路电流法是对独立回路列写KVL 方程,方程数为:)1(--n b ,与支路电流法相比,方程减少1-n 个。 2.回路电流法适用于复杂电路,不仅适用于平面电路,还适用于非平面电路回路电流法的一般步骤: (1)选定)1(--=n b l 个独立回路,并确定其绕行方向; (2)对l 个独立回路,以回路电流为未知量,列写其KVL 方程; (3)求解上述方程,得到l 个回路电流; (4)求各支路电流。 回路电流法的特点: (1)通过灵活的选取回路可以减少计算量; (2)互有电阻的识别难度加大,易遗漏互有电阻。 理想电流源支路的处理: 网孔电流法是回路电流法的一种特例。引入电流源电压,增加回路电流和电流源

电流的关系方程。 i来表示。 第三:网孔电流法:是一种沿着网孔边界流动的假想的环流,用 m 1.网孔电流法:是以网孔电流作为电路的独立变量的求解方法,仅适用于平面电路。 2.基本思想:利用假想的网孔电流等效代替支路电流来列方程。 3.列写的方程:KCL自动满足。只需对网孔回路,列写KVL方程,方程数为网孔数。 网孔电流法的一般步骤: (1)选定各网孔电流的参考方向,它们也是列方程时的绕行方向。(通常各网孔电流都取顺时针方向或都取逆时针方向) (2)根据电路,写出自阻、互阻及电源电压。 (3)根据推广公式,列网孔方程。 (4)求解网孔方程,解得网孔电流。 (5)根据题目要求,进行求解。 第四:结点电压法:以结点电压为未知量列写电路方程分析电路的方法。适用于结点较少的电路。 结点电压法的一般步骤为: (1)选定参考结点,标定1 n个独立结点; - (2)对1 - n个独立结点,以结点电压为未知量,列写其KCL方程; (3)求解上述方程,得到1 n个结点电压; - (4)通过结点电压求各支路电流; (5)其他分析。

电阻应变式传感器的测量电路

图1 电子秤平剖图 1 台面壳体2均压框架3电阻应变片4弹性体 5补偿电阻6可调支撑脚7底 座 如图1所示,底座通过贴有电阻应变片的双孔型等强度弹性体梁与均压框架相接,均压框架用螺钉与壳体相联。 弹性体是应变式力传感器将力转换为应变量的关键部件。研究结果表明,双孔梁弹性体按刚架计算比按平行梁计算精确,而且桥路输出和载荷之间的线形好、灵敏度高。非线性和灵敏度与竖梁的长度和刚度无关。由于采用陶材料设计制作弹性梁,其灵敏度结构系数不仅取决于弹性体结构形式和应变区的选择,而且和陶瓷材料的微结构、质量及机械强度等因素密切相关。为此,进行了双孔梁的应力分析、抗冲击载荷分析、额定载荷计量等,并用计算机进行了有限元分析。经模拟验证分析,选用图1a所示的双孔梁结构形式。该梁的应力分布均匀对称,其应力最大点在弹性梁的最薄偏离两端处。 根据图1a所示的结构形式: ε=M/W.E (1) 式中:ε为应变量;M为弯矩;W为抗弯模数;E为弹性模量。 对于这类应变式弹性体上的全等臂电桥,其输出电压V 0和桥压V i 有如下关 系: V 0=G F .ε.V i (2) 式中:G F 为应变电阻的应变系数。将式(1)代入式(2),可得: V 0=G F .M.V i /W.E (3) 对于矩形截面, W=1/6b.h2 式中:b为弹性体承载面宽度;h为弹性体承载梁厚度。 由A—A剖面分析,负荷F必须由一对剪力F/2与之平衡。若取一应变电阻进行分析,F/2对应变电阻中心点的弯距为M : M =F(L/2-X)/2 (4) 以式(4)代入式(3),可得: V 0=3F(L/2-X)G F .V i /b.h2.E (5) 由式(5)可见,双孔梁的桥路输出和载荷F之间具有良好的线形,而且灵敏度高。

电阻应变片直流电桥测量电路的攻略

电阻应变片直流电桥测量电路的攻略 在复杂的机械系统中,研究其功耗和性能,设计它们的结构以及研究 各模块组间的润滑状态,测量各器件间的摩擦力等重要参数,多年来,一直被 人们所重视。由于机械内部运动复杂,环境恶劣,摩擦力相对很小,给测量带 来了很大困难,如何精确地测量出这些数据就显得格外重要。 采用无线收发方式,利用传感器信号通过无线收发电路进行信号传输, 可以先存储数据再把存储卡里面的数据读入到计算机进行分析,为复杂及数据 要求精确的系统的数据采集提供了新的方法。另外,在采集频率较高时,数据 量比较大,这对采集系统中处理器处理速度、射频无线传输速度、接口传输速度、A/D转换速度以及功耗等都有很高的要求,加上机械系统内部尺寸的限制,困难较大。这样一来,数据采集电路板的设计成为该数据采集系统的关键,我 们需要设计专门的数据采集和无线收发装置。 测量系统原理 系统由传感器、电源、信号调理电路、信号处理电路和PC机组成在实 际测量时,传感器安装在运动件上,由于采用引线装置传递信号会限制机械部 件的运动,因此可采用无线收发电路传输数据,也可采用存储方式进行数据采集,即先把数据保存到存储卡,数据采集完之后再拿出存储卡读入到计算机, 测量系统原理如气压传感器和应变片经过信号调理电路输出0~2.5V的电压,可通过信号处理电路把模拟信号转化为数字信号再存入存储卡,热电偶经 过信号调理电路输出12位SPI格式的数字信号,可由单片机直接把信号存入 存储卡。存储卡的容量应能保证采集信号的时间要求(在采集频率为3000Hz时,选择512M以上的存储卡可保证采集时间不少于25分钟)。而该测量系统中电 阻应变片直流电桥测量电路的设计是一个关键,下面我们将对这一部分进行详

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应变片式电阻传感器的测量电路

应变片式传感器的测量电路 电阻应变计可把机械量变化转换成电阻变化,但电阻变化是很小的,用一般的电子仪表很难直接检测。例如,常规的金属应变计的灵敏系数k 值在1.8~4.8之间,机械应变在10~6000με之间,相对变化电阻 /R R k ε?=就比较小。 例1设某被测件在额定载荷下产生的应变为1000με,粘贴的应变计阻值120R =Ω,灵敏系数2k =,则其电阻的相对变化为 6/21000100.002R R k ε-?==??= 电阻变化率仅为0.2%。这样小的电阻变化,必须用专门的电路才能测量。测量电路把微弱的电阻变化转换为电压的变化,电桥电路就是这种转换的一种最常用的方法。 2.3.1 应变电桥 电桥电路即是惠斯通电桥,其结构如图所示。四个阻抗臂1234 ,,,Z Z Z Z 以顺时针排列,AC 是电源端,工作电压为U ;BD 为输出端,输出电压为0U 。在这个阻抗电桥的桥臂上接入应变计,就叫应变电桥。 应变电桥按不同的方式可分为不同的类型,主要有以下分类方式。 1 按工作臂分 单臂电桥:电桥的一个臂接入应变计。 双臂电桥:电桥的两个臂接入应变计。 全臂电桥:电桥的四个臂都接入应变计。 2 按电源分 按电源不同,可分为直流电桥和交流电桥。 直流电桥的电源是直流电压,其桥臂只能接入阻性元件,主要用于应变电桥的输出,不需中间放大就可直接显示的情况。例如半导体应变计的输出灵敏度高,可采用直流应变电桥作为测量电路,直接输出并显示结果。 交流电桥的电源是交流电压,其桥臂可以是阻性(R )、感性(L )或容性(C )元件。主要用于输出需放大的场合。例如金属应变计的输出灵敏度较低,应采用这种交流应变电桥作为测量电路,以进一步放大输出。 3 按工作方式分 图2.3.1 电桥电路的结构

电阻应变片直流电桥测量电路攻略

在复杂的机械系统中,研究其功耗和性能,设计它们的结构以及研究各模块组间的润滑状态,测量各器件间的摩擦力等重要参数,多年来,一直被人们所重视。由于机械内部运动复杂,环境恶劣,摩擦力相对很小,给测量带来了很大困难,如何精确地测量出这些数据就显得格外重要。 采用立创无线收发方式,利用传感器信号通过无线收发电路进行信号传输,可以先存储数据再把存储卡里面的数据读入到计算机进行分析,为复杂及数据要求精确的系统的数据采集提供了新的方法。另外,在采集频率较高时,数据量比较大,这对采集系统中处理器处理速度、射频无线传输速度、接口传输速度、A/D 转换速度以及功耗等都有很高的要求,加上机械系统内部尺寸的限制,困难较大。这样一来,数据采集电路板的设计成为该数据采集系统的关键,我们需要设计专门的数据采集和无线收发装置。 测量系统原理 系统由传感器、电源、信号调理电路、信号处理电路和PC 机组成在实际测量时,传感器安装在运动件上,由于采用引线装置传递信号会限制机械部件的运动,因此可采用无线收发电路传输数据,也可采用存储方式进行数据采集,即先把数据保存到存储卡,数据采集完之后再拿出存储卡读入到计算机,测量系统原理如图1 所示。 气压传感器和应变片经过信号调理电路输出0~2.5V 的电压,可通过信号处理电路把模拟信号转化为数字信号再存入存储卡,热电偶经过信号调理电路输出12 位SPI 格式的数字信号,可由单片机直接把信号存入存储卡。存储卡的容量应能保证采集信号的时间要求(在采集频率为3000Hz 时,选择512M以上的存储卡可保证采集时间不少于25 分钟)。而该测量系统中电阻应变片直流电桥测量电路的设计是一个关键,下面我们将对这一部分进行详细的分析和设计。 电阻应变片直流电桥测量电路

第三章 误差分析理论

第三章误差分析理论 测量的目的是确定被测量的量值,然而由于下列因素的存在: 1.测量设备的不完善; 2.测量方法的不完善; 3.测量环境的影响; 4.测量人员的能力有限; 使得测量值与被测量的真值之间,不可避免地存在差异,这种差异的数值表现即为误差。

一、误差概述 测量是将被测的物理量与所规定的参考标准进行比较的过程。例如,测量某一起重机械的外形尺寸大小,就是用米尺与其比较。至于测量的标定就是为了提供进行比较的参考标准。 实验测定某一机械量,目的在于测出该机械量的真值。但是在实测中,只能得到在一定程度上接近于真值的测量值,因此测量结果必然产生失真,这种失真则称为误差,即 误差=测量值-真值 用符号表示为 第一节误差的分类 μ-=?i x x

真值:与给定的特定量的定义一致的值。 理论真值:已知的,如三角形内角和为180° 约定真值:不确定的,根据多次测量给出,如 平均值 误差必然存在:误差产生的必然性已被大量实践所证实,也就是说,一切实验结果都会产生误差。随着科技的发展,测量误差控制得越来越小,但不论小到什么程度误差总是存在的。在实际测量中,对给定的测量任务只需达到规定的精度要求就行了,决不是精度愈高愈好,否则将导致浪费。因此,在实际测量中,必须根据测量目的,全面考虑测量的可靠性、精度、经济性和使用简便性。

(一)按误差本身因次分类 1.绝对误差 某被测量的绝对误差定义为该量的测量值与真值之差,即:绝对误差=测量值-真值绝对误差可为正或负。例1:某一标准长度,其约定真值为X =100.02mm ,现有A 、B 两台仪器对其进行测量,测量结果如下:X A =100.05mm ,X B =100.00mm ,试比较两台仪器绝对误差的大小。 解:A仪器的测量误差为:V A =X A -X =100.05-100.02=0.03mm B仪器的测量误差为:V B =X B -X =100.00-100.02=-0.02mm 由于|V A |>|V B |,所以B仪器的绝对误差小。 二、误差的分类(表示方法)

电阻应变片的粘贴技术

电阻应变片的粘贴技术 一、实验目的 1.初步掌握常温用电阻应变片的粘贴技术。 2.初步掌握接线、检查等准备工作。 二、实验设备和器材 1.常温用电阻应变片 2.数字式万用表。 3.502粘结剂。 4.电烙铁、镊子、沙纸。 5.等强度梁试件,温度补偿块。 6.丙酮、药棉等。 7.测量导线若干。 三、实验方法和步骤 1.检查应变片的外观和电阻(电阻为200Ω±0.5Ω)。 2.测点表面的清洁处理:为使应变计与被测试件贴得牢,对测点表面要进行清洁处理。首先把测点表面用砂纸打磨;使测点表面平整、光洁。用棉花球蘸丙酮擦洗表面的油污,到棉花球不黑为止。再用划针在测片位置处划出应变计的座标线。 3.贴片:在测点位置和应变片的底基面上,涂上薄薄一层胶水,用镊子夹住应变片,把应变片轴线对准座标线,上面盖一层聚乙烯塑料膜作为隔层,用手指在应变计的长度方向滚压,挤出片下汽泡和多余的胶水,手指保持不动约1分钟后再放开,注意按住时不要使应变片移动,轻轻掀开薄膜检查有无气泡、翘曲、脱胶等现象。 4.贴接线端子片、焊接:将端子片基地和待贴位置处涂抹上一层胶水,等贴牢后将应变片的两个引出线分别焊接到端子片上,再将两根导线分别焊接到另外的两个端子上,注意不能出现短路的情况。 5.检查应变片是否通路,并测量阻值。 四.实验结果 1.电阻理论值为120Ω,测量电阻值均符合要求。

一、应变计的选择 1、 1/4桥 ,仪器调零困难。同时也受温度的影响,用手握住导线的变化就能有1002根线的1/4桥:长的引线会引入电阻导致电桥不平衡,6m长的导线导致电桥不平衡量为29000 以上。 ,仪器调零容易。也不受导线温度的影响。3根线的1/4桥:6m长的导线导致电桥不平衡量为400 2、应变计的长度选择:要基于应力的分布。 应变测量的是局部区域的平均,而非某点的微应变。当应力是线性分布,应变计的长度无影响。 应力集中时,最好用非常小的应变计贴在应力集中处,应变计应比应力集中点稍大一点。 各向异性材料(如混凝土、碳纤维复合材料等),用长应变计在较大区域得到平均值。 3、应变片样式 单向应变计:需要知道主应力方向; T型应变计:也需要知道主应力方向; 三片应变花:不知道主应力方向时,可随意贴,通过计算可得出最大最小主应力和方向。 剪切式应变计:用于剪切和扭转。 4、应变计电阻选择 常用的有120Ω、350Ω和1000Ω。 电阻120Ω350Ω 优 点应变计尺寸小电流低,发热功率低

电阻式应变片的使用粘贴方法

电阻应变片的粘贴及防潮技术 一、仪表和器材: 1.模拟试件(小钢板); 2.常温用电阻应变片; 3.数字万用表; 4.兆欧表; 5.粘合剂:T-1型502胶,CH31双管胶(环氧树脂)或硅橡胶; 6.丙酮浸泡的棉球; 7.镊子、划针、砂纸、锉刀、刮刀、塑料薄膜、胶带纸、电烙铁、焊锡、焊锡膏等小工具; 8.接线柱、短引线。 二、用电阻应变片测量应变的基本原理: 用电阻应变片测量应变时,要将应变片粘贴到试件上,当试件发生变形,应变片就会跟随一起变形,这时应变片中的电阻丝就会因其机械变形而导致电阻丝的电阻发生变化,电阻的变化也就反应了结构的变形情况,这就是用电阻应变片测量应变的基本原理。 三、用电阻应变片测量应变的基本原则: 从电阻应变片测量应变的基本原理中可以看出,首先要保证应变片与被测物体共同产生变形,其次,要保证电阻应变片本身的电阻值的稳定,才能得到准确的应变测量结果,这是应变片粘贴的基本原则。因此应变片本身的质量和粘贴质量的好坏对测量结果影响很大,应变片必须牢固地粘贴在试件的被测测点上,因此对粘贴的技术要求十分严格。为保证粘贴质量和测量正确,要求如下: 1.认真检查、分选电阻应变片,保证应变片的质量; 2.测点基底平整、清洁、干燥,使应变片能够牢固地粘贴到试件上,不脱落,不翘曲,不含气泡; 3.粘结剂的电绝缘性好、化学性质稳定,工艺性能良好,并且蠕变小,粘贴强度高,温、湿度影响小,确保粘贴质量,并使应变片与试件绝缘,且不发生蠕变,保证电阻应变片电阻值的稳定; 4.粘贴的方向和位置必须准确无误,因为试件上不同位置、不同方向的

应变是不同的,应变片必须粘贴到要测试的应变测点上,也必须是要测试的应变方向。 5. 做好防潮工作,使应变片在使用过程中不受潮,以保证应变片电阻值的稳定; 四、 方法及步骤: 1. 电阻应变片的选择: 在应变片灵敏数K 相同的一批应变片中,剔除电阻丝栅有形状缺陷,片内有气泡、霉斑、锈点等缺陷的应变片。用数字万用表的电阻档测量应变片的电阻值R ,将电阻值在120±2Ω范围内的应变片选出待用,记录该片的阻值和灵敏系数(应变片灵敏系数由厂家标定,本实验默认为2.00)。 2. 试件表面的处理: 用锉刀和粗砂纸等工具将试件在钢板上的贴片位置的油污、漆层、锈迹、电镀层除去,再用细砂纸打磨成45°交叉纹,之后用镊子镊起丙酮棉球将贴片处擦洗干净,至棉球洁白为止。见图1-1。 3. 测点定位: 应变片粘贴的位置及方向对应变测量的影响非常大,应变片必须准确地粘贴在结构或试件的应变测点上,而且粘贴方向必须是要测量的应变方向。本实验中假设要测定试件的中心点的轴向应变,为达到上述要求,对于钢构件,要在试件上用钢板尺和划针画一个十字线(一根长,一根短),十字线的交叉点对准测点位置,较长的一根线要与应变测量方向一致。见图1-2。 图1-1 钢试件应变片粘贴处表面处理示意图 打磨区 (小钢板) 图1-2 钢试件应变片定位示意图 ) 方向

第3章 电阻电路的一般分析答案

第三章 电阻电路的一般分析 一、是非题 (注:请在每小题后[ ]内用"√"表示对,用"×"表示错) .1. 利用节点KCL方程求解某一支路电流时,若改变接在同一节点所有其它已知支路电流的参考方向,将使求得的结果有符号的差别。 [×] .2. 列写KVL方程时,每次一定要包含一条新支路才能保证方程的独立性。 [√] .3. 若电路有n个节点,按不同节点列写的n-1个KCL方程必然相互独立。 [√] .4. 如图所示电路中,节点A的方程为: (1/R 1 +1/ R 2 +1/ R 3)U =I S +US /R 3 [×] 解:关键点:先等效,后列方程。 图A 的等效电路如图B : 节点A的方程应为: 3 32)1 1( R U I U R R S S A +=+ .5. 在如图所示电路中, 有 122 32 /1/1/S S A I U R U R R += + [√] 解:图A 的等效电路如图B : .6. 如图所示电路,节点方程为: 12311()S S G G G U GU I ++-=; 3231S G U G U I -=; 13110GU GU -=. [×] 解:图A 的等效电路如图B : S S U G I U G G 1121)(+=+ .7. 如图所示电路中,有四个独立回路。各回路电流的取向如图示, 则可解得各回路 电流为: I1=1A;I2=2A; I3=3A;I4=4A。 [×] 解: ;11A I = ;22A I =

;33A I = ;7344A I =+= 二、选择题 (注:在每小题的备选答案中选择适合的答案编号填入该题空白处,多选或不选按选错论) .1. 对如图所示电路,下列各式求支路电流正确的是 C_。 (A ) 12112 E E I R R -= +; (B) 222E I R = (C) AB L L U I R = .2. 若网络有b 条支路、n 个节点,其独立KCL方程有_C_个,独立KVL方程有_D__个,共计为_A_个方程。若用支路电流法,总计应列_A_个方程;若用支路电压法,总计应列_A_个方程。 (A)b (B)2b (C)n-1 (D)b-n+1 .3. 分析不含受控源的正电阻网络时,得到下列的节点导纳矩阵Yn ,其中肯定错误的为 _ B 、C 、_ D 、E _。 (A) ???? ??--5.13.03.08.0(B) ??????--4.12.12.11 (C) ??????6.18.08.02 (D) ? ?????---14.04.02 (E) ?? ????--35.112 解:自导为正,值大互导;互导为负,其值相等。 .4. 列写节点方程时,图示部分电路中B点的自导为_F_S, BC间的互导为D_S,B点的注入电流为_B_A 。 (A) 2 (B) -14 (C) 3 (D) -3 (E) -10 (F) 4 解:图A 的等效电路如图B :

霍尔效应实验中误差分析及处理

万方数据

霍尔效应实验中误差分析及处理 作者:尹绍全 作者单位:乐山师范学院物理与电子工程学院 刊名: 内江科技 英文刊名:NEIJIANG KEJI 年,卷(期):2010,31(4) 被引用次数:0次 参考文献(4条) 1.杨述成.赵立竹.沈国土鲁通物理实验(力学、热学部分) 2007 2.林抒.龚镇雄普通物理实验 1982 3.龚镇雄普通物理实验中的数据处理 1985 4.钱锋.潘人培大学物理实验 2006 相似文献(10条) 1.期刊论文谷彤昭.朱茂华.刘洪敏霍尔效应实验的智能化-大学物理实验2002,15(4) 利用单片系统控制霍尔效应实验过程,智能化地验证霍尔效应理论、测量给定元件的霍尔灵敏度,并且通过磁场的变化模拟了实际的控制系统,从而使学生对霍尔效应的理论、实验及应用有了充分的认识。 2.会议论文魏敏建.王保军.赵宇琼.朱亚彬.刘依真霍尔效应测磁场实验教学中若干问题的探讨2009 主要阐述霍尔效应实验教学中的三个问题:多数载流子与少数载流子的问题;消除附加电压对实验结果的影响;使“C”型电磁铁(有铁芯)产生与直螺线管(无铁芯)相同的磁场,利用霍尔元件来测量霍尔电压,并将实验结果进行对比,以此来说明剩磁对霍尔电压的影响. 3.期刊论文胡松青.杨渭(FeNiCo)x-(Al2O3)1-x纳米颗粒膜霍尔效应的研究-青岛大学学报(自然科学版) 2003,16(4) 利用磁控溅射方法制备了不同金属体积分数x的(Fe21Ni79)x-(Al2O3)1-x纳米颗粒膜样品,并对样品的霍尔效应进行了研究,在x=0.48时,样品的饱和霍尔电阻率为4.5 μΩ.cm,霍尔电压为450 μV.在同样的制备条件下保持x不变,用Co去替代部分Ni得到一系列[Fe21(NimCon)]x-(Al2O3)1-x颗粒膜,测量其霍尔电压,结果发现随着Co含量的增加,霍尔电压增大,当原子比n/m=0.6时,霍尔电压为1 125 μV. 4.期刊论文刘晓云霍尔效应实验直流测量法的误差探讨及处理-大学物理实验2004,17(2) 本文首先对霍尔效应测量中的系统误差作了叙述,对系统误差中的热能流引起的不等位电势提出了自己的见解,并对结果进行了评述. 5.期刊论文马连喜再论空穴和霍尔效应-物理通报2010,""(5) 笔者曾谈论过空穴和霍尔效应问题[1],试图回答,在本质上都是电子移动的情况下, 为什么自由电子导电 (n 型半导体)和空穴导电 (p 型半导体)会出现相反方向的霍尔电压.笔者想用更通俗的方式再论述一下此问题. 6.期刊论文任丽花.Ren Lihua利用霍尔效应测磁场实验的数据处理-大学物理实验2008,21(4) 推导了亥姆霍兹线圈产生磁场的全空间分布的普遍公式,讨论了如何确定磁感应强度的方向.就实验内容进行了实例分析,利用Matlab软件进行了相关计算,提出了利用霍尔效应测磁场实验的数据处理方法.最后,详细讨论了亥姆霍兹线圈所在平面处磁场强度相关参数的分布曲线. 7.学位论文庄铭耀高温霍尔测量和应用2001 该文运用霍尔效应原理,采用微机控制和数字式数据采集,建立起一套微型高温霍尔测量系统.该系统测试速度快,使用方便,直流霍尔电压达到优于 1微伏的分辨率,能够实现从室温到400℃温度范围内高灵敏度的直流霍尔测量.该系统成功应用于高载流子浓度(∽10<'17>cm<'-2>)、低迁移率 (∽1cm<'2>·V<'-1>·s<'-1>)的掺锡纳米α-Fe<,2>O<,3>的高温霍尔测量. 8.期刊论文何永林.张银花"霍尔效应"教学中应注意的几个科学性要点-物理教师2007,28(6) 1 金属的霍尔电压符号不都是一样的 在中学物理的"霍尔效应"教学中,都采用经典的金属导电电子理论来解释霍尔电压的形成. 9.期刊论文刘健.赵鹏华.于华.郑君刚霍尔效应实验中电流源的选择-沈阳建筑工程学院学报(自然科学版) 2003,19(1) 阐述了霍尔效应实验原理,论证了在霍尔效应实验中,只能使用稳恒直流电流源,而不能采用交流电源和普通电池.提出了稳恒直流电流源所提供的电流大小和方向都不随时间变化.并指出半导体中的电荷所受到的洛仑兹力的大小和方向都不随时间变化.指出采用交流电源,其交流电流大小和方向都随时间作周期性变化,半导体中所受到的洛仑兹力的大小和方向随时间作周期性变化.半导体两侧交替积累负电荷,难于形成稳定的霍尔电压.电池的电流会随着电能的消耗而减小,普通电池也不能作霍尔效应实验电源. 10.学位论文贺小伟Al<,x>Ga<,1-x>N/GaN异质结构中二维电子气的Rashba自旋轨道耦合和圆偏振自旋光电效应2008 GaN基宽禁带半导体作为第三代半导体材料是目前国际半导体科学与技术研究的前沿,在自旋电子学领域的研究也正受到越来越多的重视。本文介绍了GaN基半导体在半导体自旋电子学领域的研究现状,并利用圆偏振光电效应(CPGE)对AlxGa1-xN/GaN异质结构中二维电子气(2DEG)的Rashba自旋轨道耦合以及相关自旋输运现象进行了研究。研究内容和结果主要包括: 1.概述了当前国际上半导体自旋电子学研究的核心内容,指出Rashba自旋轨道耦合对自旋调控和自旋弛豫的重要性,并介绍了近年来国际上GaN基半导体自旋电子学的研究现状。重点在理论上对立方闪锌矿结构和六方纤锌矿结构半导体的体反演不对称(BIA)和结构反演不对称(SIA)自旋分裂作了分析对比。 2.介绍了近红外激光辐照下AlxGa1-xN/GaN异质结构中2DEG的CPGE电流的实验观测。详细讨论了在1060nm波长激光辐照下,AlxGa1-xN/GaN异质结构

应变片式电阻传感器的测量电路

2.3 应变片式传感器的测量电路 电阻应变计可把机械量变化转换成电阻变化,但电阻变化是很小的,用一般的电子仪表很难直接检测。例如,常规的金属应变计的灵敏系数k 值在1.8~4.8之间,机械应变在10~6000με之间,相对变化电阻 /R R k ε?=就比较小。 例1设某被测件在额定载荷下产生的应变为1000με,粘贴的应变计阻值120R =Ω,灵敏系数2k =,则其电阻的相对变化为 6/21000100.002R R k ε-?==??= 电阻变化率仅为0.2%。这样小的电阻变化,必须用专门的电路才能测量。测量电路把微弱的电阻变化转换为电压的变化,电桥电路就是这种转换的一种最常用的方法。 2.3.1 应变电桥 电桥电路即是惠斯通电桥,其结构如图所示。四个阻抗臂1234 ,,,Z Z Z Z 以顺时针排列,AC 是电源端,工作电压为U ;BD 为输出端,输出电压为0U 。在这个阻抗电桥的桥臂上接入应变计,就叫应变电桥。 应变电桥按不同的方式可分为不同的类型,主要有以下分类方式。 1 按工作臂分 单臂电桥:电桥的一个臂接入应变计。 双臂电桥:电桥的两个臂接入应变计。 全臂电桥:电桥的四个臂都接入应变计。 2 按电源分 按电源不同,可分为直流电桥和交流电桥。 直流电桥的电源是直流电压,其桥臂只能接入阻性元件,主要用于应变电桥的输出,不需中间放大就可直接显示的情况。例如半导体应变计的输出灵敏度高,可采用直流应变电桥作为测量电路,直接输出并显示结果。 交流电桥的电源是交流电压,其桥臂可以是阻性(R )、感性(L )或容性(C )元件。主要用于输出需放大的场合。例如金属应变计的输出灵敏度较低,应采用这种交流应变电桥作为测量电路,以进一步放大输出。 3 按工作方式分 按工作方式不同,可分为平衡桥式电路和不平衡桥式电路。 平衡桥式电路又叫零位测量法,它带有调整桥臂平衡的伺服反馈机构,当仪表指示测量值时,电桥处于平衡状态。零位测量法常用于高精度、长时间的静态应变测量。 不平衡桥式电路又称为偏差测量法,其输出的是与桥臂应变量成一定函数关系的不平衡电量,再作进一步放大和显示。当仪表指示测量值时,电桥处于不平衡状态。偏差测量法响应快,常用于动态应变测量。 4按桥臂关系分 按桥臂关系不同,可分为半等臂电桥和全等臂电桥。 半等臂电桥又可分为对电源端对称电桥(即1423,Z Z Z Z ==)和对输出端对称电桥(即 1234,Z Z Z Z ==)。 图2.3.1 电桥电路的结构

电阻应变计灵敏系数测定

电阻应变计灵敏系数测定指导书 ? ? 一、实验目的 ? 掌握电阻应变片灵敏系数的测定方法。 ? 进一步了解电阻应变片相对电阻变化与所受应变之间的关系。 ? 二、实验原理 ? 电阻应变片粘贴在试件上受应变ε时, 其电阻产生的相对变化之间有下列关系 : ? 由此可分别测量其值,求出应变片的灵敏系数。 ? 三、实验仪器、设备 ? 1. 等强度梁和加载装置, 温度补偿块。 ? 2. 挠度计、带有千分表。 ? 3. 静态电阻应变仪。 ? 四、实验步骤 ? 1. 测量和记录等强度梁厚度 h (用千分尺)和挠度计跨度度 l (用卡尺)。 ? 2. 安装等强度梁和挠度计, 将等强度梁上纵向 4~6 枚应变片按半桥 (以等强度梁上纵向的应变片为工作桥臂, 温度补偿块上的应变片为补偿桥臂) 接法接入应变仪和预调平衡箱, 将应变仪所接各点读数预调到零位。 ? 3. 记录挠度计上千分表的初读数 fo 分别加1公斤、2公斤、3公斤、4公斤砝码, 测量千分表读数 fe 和各应变片指示应变读数, 列表记录和整理数据。 ? 4. 第一次加卸载分级 (1公斤)进行, 记录加卸载各级千分表和应变仪读数。以后继续加卸载两次 , 每次直接加到 最大荷载(4 公斤)不再分级。记录千分表和应变仪读数 , 取三次的平均值, 计算每个应变片的灵敏系数。i=1,2, 3.....。 ? 5. 取各应变片的总平均值为灵敏系数并计算相对标准偏差。 ? 五、实验报告要求 ? 1. 简述实验步骤。 ? 2. 记录和计算各应变片灵敏系数, 平均值及相对标准误差。 ? 3. 用分级载荷下测量各应变片的和梁应变数据,作图并讨论与ε之间的关系。 ? 4. 讨论这种测定灵敏系数方法的误差 电阻应变计灵敏系数测定指导书 一、实验目的 1、了解电阻应变计相对电阻变化与所受应变之间的关系; 2、掌握应变计灵敏系数的测定方法。 二、试样及设备 1、等强度梁及加载装置; 2.钢板尺和游标卡尺; 3.百分表及磁性表座。 图 4-2 等强度梁 补偿等强度梁 00211001)(1?--==∑=n K K K K S n i i δ

线性电阻电路分析

第二章线性电阻电路分析 电阻电路:由电阻元件和独立电源组成的电路,称为电阻电路。独立电源在电阻电路中所起的作用与其它电阻元件完全不同,它是电路的输入或激励。独立电源所产生的电压和电流,称为电路的输出或响应。线性电阻电路:由线性电阻元件和独立电源组成的电路,称为线性电阻电路。其响应与激励之间存在线性关系,利用这种线性关系,可以简化电路的分析和计算。 上一章介绍的2b法的缺点是需要联立求解的方程数目太多,给手算求解带来困难。本章通过两个途径来解决这个问题。 1. 利用单口网络的等效电路来减小电路规模,从而减少方程数目。 2. 减少方程变量的数目,用独立电流或独立电压作变量来建立电路方程。 §2-l 电阻单口网络 单口网络:只有两个端钮与其它电路相连接的网络,称为二端网络。当强调二端网络的端口特性,而不关心网络部的情况时,称二端网络为单口网络,简称为单口(One-port)。 电阻单口网络的特性由端口电压电流关系(简称为VCR)来表征(它是 u-i平面上的一条曲线)。等效单口网络:当两个单口网络的VCR关系完全相同时,称这两个单口是互相等效的。 单口的等效电路:根据单口VCR方程得到的电路,称为单口的等效电路。单口网络与其等效电路的端口特性完全相同。一般来说,等效单口部的结构和参数并不相同,谈不上什么等效问题。 利用单口的等效来简化电路分析:将电路中的某些单口用其等效电路代替时,不会影响电路其余部分的支路电压和电流,但由于电路规模的减小,则可以简化电路的分析和计算。 一、线性电阻的串联和并联 1.线性电阻的串联 N1N2 VCR相同 等效

两个二端电阻首尾相联,各电阻流过同一电流的连接方式,称为电阻的串联。图(a)表示n个线性电阻串联形成的单口网络。 用2b方程求得端口的VCR方程为 其中 上式表明n个线性电阻串联的单口网络,就端口特性而言,等效于一个线性二端电阻,其电阻值由上式确定。 2.线性电阻的并联两个二端电阻首尾分别相联,各电阻处于同一电压下的连接方式,称为电阻的并联。图(a)表示n个线性电阻的并联。 求得端口的VCR方程为 上式表明n个线性电阻并联的单口网络,就端口特性而言,等效于一个线性二端电阻,其电导值由上式确定。两个线性电阻并联单口的等效电阻值,也可用以下公式计算 Ri i R R R R i R i R i R i R u u u u u n n n n = +???+ + + = +???+ + + = +???+ + + = ) ( 3 2 1 3 3 2 2 1 1 3 2 1 ∑ = = = n k k R i u R 1 Gu u G G G G u G u G u G u G i i i i i n n n n = +???+ + + = +???+ + + = +???+ + + = ) ( 3 2 1 3 3 2 2 1 1 3 2 1

导线电阻引起应变测量的误差分析及其补偿电路

导线电阻引起应变测量误差分析及其补偿电路 摘要:分析了全桥和半桥式应变测量电路中导线电阻引起测量误差的原因,并根据分析结果提出了一种传感器供桥电压自动补偿电路,以消除导线电阻引起的测量误差。 关键词:应变测量;桥式电路;补偿电路;测量误差 1 概述 应变片电测技术就是利用电阻应变片或由应变片制成的传感器对应力、应变、拉压力、位移、液体压力等物理量进行电测量的一种专门技术。它广泛应用于公路桥梁检测、地基沉陷和土压测量及筑路机械性能参数的测量中,其测量误差大小直接影响到桥梁、道路和机械参数的真实性和准确性,从而导致错误的分析和判断。在应变测量电路中,应变片或传感器与测量放大器用导线连接,由于连接导线具有一定的电阻,因此会引起测量误差,当连接导线较长时,这种误差往往很大而不能被忽略,例如,在桥梁检测中导线可能长达上千米。而本文分析结果表明,当导线长300m时引起的测量误差将超过20%。鉴于测量误差的重要性,本文在分析了导线电阻引起测量误差的基础上,提出了一种简单有效的消除这种误差的电桥电路。 2 导线电阻引起的误差分析 电桥电路具有测量精度高、抗干扰能力强等优点,更重要的是把应变片接成电桥电路可以消除温度变化产生的测量误差,因而得到广泛应用。以下将分别讨论由导线电阻引起的全桥及半桥电路的测量误差。2.1 全桥电路 全桥电路的接法如图1实线部分所示。图中R 1、R 2 、R 3 、R 4 为测量应 变片,r为连接导线的等效电阻,U AC 为测量放大器提供的供桥电压,U A′C′ 为电桥的实际工作电压。在不考虑导线电阻r的影响时,电桥输出给测量放大器的电压 图1 全桥电路接法

应变电测法和电测应变仪的使用方法

应变电测法和电阻应变仪的使用方法 电阻应变仪是电测实验应力分析中,通过粘贴于结构构件上的应变计测量构件应变的专用仪器。实验室当前使用的两种型号的电阻应变仪均是自动平衡的数字应变仪,单台应变仪一批次最多可以接入12枚粘贴于构件上的应变计,俗称有12个测量通道。 在材料力学实验中有9项实验分别用到电阻应变仪,它们是弯曲正应力实验;电测法测扭转切变模量G实验;扭弯组合变形主应力测定和内力素分离实验;压杆临界压力测定实验;动应力和冲击应力实验;4项创新实验:两种不同材料组成的胶接叠梁实验,预应力提高结构承载能力实验;构件在内压、弯曲、轴力联合作用下E,μ测定和内力分离实验;双肢压杆实验。因此要求同学能正确掌握电阻应变仪的接线(组桥)和使用方法,它对高质量完成实验是非常重要的。 使用电阻应变仪进行电测应力分析实验的几点共性的规定 1、实验室所有电测构件上应变计的引线均用不同颜色的导线以区分应变计的贴 片位置和方向,在把它们接到电阻应变仪不同通道(有1,2,3…12共12 个通道)接线排上时,一定要记录该通道所测应变是代表哪一点哪一方向的应变。 2、在进行静态多点应变测量(加一级载荷同时测量2个测点以上的应变)时, 所有测点测量片的两根引线均接到应变仪不同通道接线排上的A,B接线柱上,温度补偿片单独接到应变仪最左边无测点通道号的公共补偿接线柱上。 3、多点应变测量接线时应遵循由上而下,同一高度的两枚应变计则先前而后, 有环轴向应变计的先环向后轴向的原则,分别按顺序接到应变仪的1,2 (12) 通道上。这样便于在测量过程中及时进行比较及时纠正错误。 4、单点应变测量时,随便接到哪一个通道均可,测量片接A,B桥臂,补偿片接 B,C桥臂。 5、粘贴于不同教学构件上的应变计灵敏系数可能不同,测量前均要对使用的应 变仪进行灵敏系数设定(设定方法见应变仪具体介绍)。 6、所有接上应变计导线的接线柱必须拧紧,测量过程中不允许拉动导线,因是 电阻变化转变成应变的测量,任何松懈的接线和测量中拉动导线都会引起接触电阻的变化,造成应变读数的变动。 应变电测实验过程中的注意事项 (1)所有应变电测的教学试件上均有编号,并用标签标出试样尺寸,材料常数E,μ,应变计的灵敏系数k,以及载荷等有关参数,必需作记 录。 (2)实验数据必需经指导老师审查、签字并连同实验报告一起交回实验室。 (3)实验时不得用手及工具剥开应变计的密封胶。 (4)实验完毕应卸下导线,卸去载荷关闭加载台和应变仪的电源,并使实验现场恢复原状。

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