2 金属箔式应变片静态特性测试
2 金属箔式应变片静态特性测试
一、实验目的
了解金属箔式应变片特性、单臂电桥工作原理和工作情况。
二、实验设备
机头中的应变梁、振动台；主板中的F/V电压表、±4V电源、箔式应变片输出口、电桥、差动放大器、砝码；4位半数显万用表
三、需用器件与单元介绍
1. 图1为主板上的电桥单元。图中：
⑴菱形虚框为无实体的电桥模型(为实验者组桥参考而设)。
⑵R1=R2=R3=350Ω是固定电阻，为组成单臂应变、半桥应变而配备的其它桥
臂电阻。
⑶ W1电位器、r电阻为直流电桥平衡调节网络；W2电位器、C电容为交流电
桥平衡调节网络。
图1 电桥单元
2. 图2为主板上的差动放大器单元。
图2 差动放大器原理与面板图
图2中左边是差动放大器原理图，其中IC1-1 AD620是差动输入的测量放大器(仪用放大器)；IC1-2为调零跟随器。右边为实验面板图。
四、实验预习要求
1. 应变片测量原理；
2. 直流电桥转换原理；
3. 熟悉需用器件与单元在传感器箱中机头与主板的布置位置、使用方法。
五、预习思考题
1. R ?转换为V ?输出用什么方法，描述数学关系。
2. 正式测量之前，哪个实验模块需要调零？如何调零？
3. 实验用到的应变片的基础电阻是多少？在振动台放置砝码后分析上、下梁片中的应变方向（是拉还是压）
六、实验步骤
1. 如图3所示，在应变梁自然状态（不受力）的情况下，用万用表2k Ω档测量所有应变片阻值；在应变梁受力状态（用手压、提振动台）的情况下，测量应变片阻值，观察应变片阻值变化情况(标有上下箭头的4片应变片纵向受力阻值有变化；标有左右箭头的2片应变片横向不受力阻值无变化，是温度补偿片)。
图3 观察应变片阻值变化情况示意图
2.差动放大器调零点：按图4接线。将F／V表的量程切换到2V档，合上实验箱主电源开关，将差动放大器的拨动开关拨到“开”位置，将差动放大器的增益电位器按顺时针方向轻轻转到底后再逆向回转半圈，调节调零电位器，使F／V表显示电压为零。差动放大器的零点调节完成，关闭主电源。
图4 差放调零接线图
3. 应变片单臂电桥特性实验
⑴如图5所示，将主板上传感器输出单元中的箔式应变片(标有上下箭头的4片应变片中任意一片为工作片)与电桥单元中R1、R2、R3组成电桥电路，电桥的一对角接±4V直流电源，另一对角作为电桥的输出接差动放大器的二个输入端，将W1电位器、r电阻直流电桥平衡调节网络接入电桥中(W1电位器二固定端接电桥的±4V电源端、W1的活动端r电阻接电桥的输出端)。
图5 应变片单臂电桥特性实验接线示意图
⑵检查接线无误后合上主电源开关，在机头上应变梁的振动台无砝码时调节直流电桥的平衡调节网
络W1电位器，使电压表显示为0或接近0(有小的起始电压不影响应变片特性与实验)。
⑶在应变梁的振动台中心点上放置一只砝码(20g)，读取电压表数值，依次增加到10个砝码后，再逐个移除，读取相应的输出电压值，填入表1。
⑷重复步骤（3）两次，以便获得重复性误差。
⑸实验完毕，关闭电源。
七、实验数据与分析
表1 应变片单臂电桥特性实验数据
1.根据表1数据画出实验曲线
2. 静态特性指标计算
1) 系统灵敏度S＝ΔV/ΔW（ΔV输出电压变化量，ΔW重量变化量）
2) 非线性误差δ(用最小二乘法)，δ=Δm/y FS×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 FS满量程输出平均值，此处为200g。
八、思考题
通过实验，还可以得到什么静态特性指标？如何设计实验？请设计实验数据表格。
静态应变仪操作流程
操作流程 （1）机器的设定及连接 连接主机和扫描箱等，并将「GND」端子接地。具体的主机以及扫描箱的接地方法详见说明书。 （2）连接外部设备 如需连接USB-70系列扫描机箱，用连接线将UCAM-60与USB-70连接。连接线一端连接UCAM-60B的[To SCANNER（USB-70）]，另一端连接扫描箱的[To INDICATOR]。 （3）连接电脑设备 用交叉线连接电脑，交叉线的一端连接UCAM-60B的[ETHERNET]接口，另一端连接电脑网口。接通电源使仪器预热30分钟。 设置UCAM-60B的IP：192.168.0.61 子网掩码：255.255.255.0 默认网关：192.168.0.59 UCAM名称：UCAM60B 工作组：WORKGROUP 通过协议4设置电脑本地连接如下图所示：
（4）打开UCS-60A软件 单机file（文件）在下拉菜单中选择environment进行设置，具体设置如下图：
设置完毕单击communication进行连接。成功即出现下面图示。 （5）测试条件设置 点击菜单中的Settings（设置）选择下拉菜单中的Meas conditions(测试条件设置)，如下图：
MEAS CH：设置使用通道的数量*注意是从0开始。在给导线编号时最好是从0开始这样个接线端是一一对应的。 Scan Speed:设置测试速度。没有特殊要求选择Normal即可。Repeat Times:重复测试次数。静载试验一般取1即可。 System Control：设置如下图即可：
Scanning Unit/Scanner：对扫描设备进行选择，按图即可。 Meas CH mode:对桥路进行选择。图中所示为1/4桥的情况，具体选择和每个桥的解释见说明书。 Cal Coef:校正系数的设定。通常采用的设定为应变片和导线过长的设定具体计算方法如下。
TST3822静态应变测试分析系统
T S T3822静态应变测试分析系统 10测点 20测点 10+1测点 概述 T S T3822静态应变测试分析系统适用于学生实验以及小型工程，可单台手动控制，也可通过U S B与计算机连接控制，单台计算机可控制64台；有10测点、20测点、(10+1)测点三种采集箱可供用户选择，各测点可分别组桥，方式为全桥、半桥、1/4桥(设公共补偿端子)，各测点参数单独设定，能同时测量应变、位移、压力、力等物理量；高清大面积数码管直接显示测量结果，人性化的按键操作，用户可以很方便的查看各测点的测量情况。 技术指标 1.仪器接口：U S B 2.0 2.单台采集箱测点数：10、20、10+1 3.单台计算机可控制最大测点数：640、1280、704 4.最高采样频率：1H z 5.A/D分辨率：16位 6.显示方式：计算机显示/L E D 7.控制方式：计算机/手动 8.扩展方式：串行 9.最大采集箱间距离：100m 10.最高分辨率:1με 11.测量应变范围：±19999με 12.自动平衡范围：±15000με(R=120Ω,K=2.0时应变计阻值的±1.5%) 13.应变计电阻值范围:50～10000Ω任意设定 14.应变计灵敏度系数：1.0～3.0自动修正 15.长导线电阻修正范围：0.0～100Ω 16.系统不确定度：不大于0.5％±3με 17.漂移（程控状态）：±3με/4小时（零漂）；±1με/℃(温漂) 18.供桥电压:D C2V±0.1％ 19.电源:A C220V（±10％） 50H z（±2％） 20.功率：约15W 21.电磁兼容试验符合A类指标
22.使用环境：适用于G B6587.1-86-Ⅱ组条件 23.外形尺寸:340m m（长）×239m m（宽）×100m m（高）（10测点） 340m m（长）×311m m（宽）×100m m（高）（20、10+1测点） 24.仪器自重：10测点约4k g,20测点约5k g，10+1测点约4.5k g 产品应用： 该系统稳定性好,可测量缓慢变化的物理量，非常适用于学生实验以及小型工程使用。
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++-=
实验二箔式应变片三种桥路的性能比较(实验讲义)
实验二 箔式应变片三种桥路性能的比较 一、实验目地： 1． 了解金属箔式应变片的的原理、结构以及粘贴方式。 2． 了解电阻应变片测量电桥的工作原理，比较直流单臂电桥、半桥差动电桥 和全桥差动电桥的性能。 二、实验所需部件：（CSY 10B 型传感器系统实验仪） 直流稳压电源（±4V 档）、电桥、差动放大器、箔式应变片、双孔悬臂梁称重传感器、称重砝码（20g ×10个）、电压表（2V 档）。 三、实验原理： 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，其电阻值也随之发生相应的变化。通过非平衡电桥测量电路，可以将待测量转换成电信号输出显示。如图所示。直流单臂电桥测量电路中只有R 1为电阻应变片。半桥差动电桥中电阻应变片R 1和R 2构成差动形式。全桥差动电桥中由四个应变片组成两个差动对工作。采用差动电桥测量电路，不仅可以提高电桥的灵敏度，还可以进行温度补偿和消除非线性误差。 (a) 直流单臂电桥
(b) 半桥差动电桥 (c) 全桥差动电桥 四、实验步骤： 1．差动放大器调零。 开启仪器电源，差动放大器增益置100倍（顺时针方向旋到底），“＋、－”输入端用实验线对地短路。输出端接数字电压表（2V 档）。用“差动调零”电位器调整差动放大器输出电压为零，然后拔掉实验线。调零后电位器位置不要变化。 调零后关闭仪器电源。 2．按图（1）将实验部件用实验线连接成测试桥路。桥路中R 1、R 2、R 3、和W D 为电桥中的固定电阻和直流调平衡电位器，R 为应变片（可任选上、下梁中的一片工作片）。直流激励电源为 ±4V 。 3．确认接线无误后开启仪器电源，并预热数分钟。 调整电桥W D 电位器，使测试系统输出为零。
结构静态应变测试试验
结构静态应变测试 实验报告 课程名称: 现代结构实验技术 专业: 船舶与海洋工程 学生姓名: 学号: 指导老师: 蔡忠华 小组：第二组 2014 年 1 月 2 日
1.实验目的 利用电阻应变片、静态应变仪等设备，测量某一海洋平台模型在单桩腿受外载荷的状况下各桩腿的应变值，掌握结构静态应变的测量方法。 2.实验原理 2.1电-液伺服加载系统 电液伺服液压系统它可以较为精确地模拟试件所受的实际外力，产生真实的实验状态，在结构实验的领域中，用以模拟并产生各种振动荷载，如地震、海浪等荷载对结构物的作用，是一种较为理想的载荷加载设备。 电液伺服系统目前采用闭环控制，其主要组成是有电液伺服加载器、控制系统和液压源等三大部分。它可将负荷、应变、位移、加速度等物理量直接作为控制参数，实行自动控制。指令发生器根据实验要求发出指令信号，与反馈信号在伺服控制器中进行比较，其差值即为误差信号，经放大后予以反馈，用来控制伺服阀操纵液压加载器活塞的工作，完成全系统的闭环控制。 电液伺服阀是电液伺服液压加载系统中的心脏部分，它能根据输入电流信号的极性控制油的流向，根据输入电流信号的大小控制油的流量。使加载器按输入信号的规律对结构施加荷载。目前，电液伺服液压实验系统均与电子计算机和模控系统联机使用，使整个系统能进行程序控制，数据采集和数据处理。其优点是：产生载荷频率范围广、负荷能力大；波形种类多，且易于重现外载荷波形；加载系统响应快、灵敏度高，系统控制与测量精度高。 2.2电阻应变片传感器原理 电阻应变片传感器由粘贴了电阻应变敏感元件的弹性元件和变换测量电路组成。被测力学量作用在一定形状的弹性元件上，使之产生形变。这时，粘贴在其上的电阻应变敏感元件将力学量引起的形变转化为自身电阻值的变化，再由变换测量电路将电阻的变化转化为电压变化后输出。通过对电学量的分析，即可得出物体力学量的变化。 图1 图2 电阻应变仪是测量精度很高的测量仪器，由于采用不同的测量电路形式可以分为单桥、半桥和全桥的电路。通过电路测量的变化，即可得出应变的值。由于应变片对于温度敏感，因此，必须设定温度补偿片抵消温度对测试结果的影响。
DH3815N静态应变测试系统v2.9.24说明书
1.简介 1.1主要功能 DH3815N静态测试系统，由江苏东华测试技术有限公司开发生产，它采用USB口或者232口，即插即用，方便可靠，通过模块扩展，每台计算机最多可同时控制2048个测点，模块间通讯距离可达100米，方便布线，系统抗干扰能力强。 此系统软件实现了从开始测量到产生试验报告的一系列过程。软件包括的主要功能：文件操作、参数设置、采样控制、数据观测和处理、图形显示、数据打印等。 1.2软件的运行环境 1.2.1硬件要求 CPU：Pentium 233 以上，内存：64M以上；USB口或232口，大于100M硬盘剩余空间。 1.2.2操作系统 Win98/Win2000。 1.3软件的安装/卸载 安装： 在光驱中放入系统配带的光盘，光驱将自动运行并在屏幕上显示安装程序； 点击“Setup.EXE”，执行安装操作； 在Windows加载了安装文件后,设置相应的安装路径，根据提示进行选择，直到安装完成。 卸载： 点击“开始|设置|控制面板”，进入控制面板；找到并点击“添加或删除程序”；打开后，找到并选中“DH3815N静态测试系统”，点击“删除”即可卸载本软件。
1.4软件界面 图中显示了软件的各个不同的主要区域。以下对各工具栏进行简要介绍。 工具栏 1 建立一个新测试项目19 前一批数据 2 打开一个测试项目20 后一批数据 3 打印21 末批数据 4 打印预览22 移动到下一块数据 5 新建历史曲线窗口23 移动到前一块数据 6 新建实时曲线窗口24 光标读数 7 新建表格窗口25 横向放大曲线 8 显隐采样参数栏26 横向缩小曲线 9 显隐测点参数栏27 纵向放大曲线 10 显隐采样控制栏28 纵向缩小曲线 11 显隐图形属性栏29 自动刻度 12 信号选择30 增加XY数据量 13 图形属性31 减少XY数据量 14 水平平铺窗口32 另存为文本文件 15 垂直平铺窗口33 另存为位图文件 16 关于34 另存为Execl文件 17 定位数据35 自动分布显示 18 首批数据36 手动分布显示
DH-3818静态应变测试仪使用方法-推荐下载
DH －3818静 态 应 变 测 试 仪 使 用 说 明 图1 测量原理 DH-3818静态应变测试仪使用方法 一、概述 DH-3818静态应变测试仪集数据采集箱、微型计算机及支持软、硬件构成。 可自动/手动、准确、可靠、快速进行静态应变测量。广泛用于机械、土木、航 空航天、国防、交通等领域。若配接合适的应变式传感器，还可对压力、扭矩、 位移、温度等物理量进行测量。 测试仪具有自动平衡功能，内置标准电阻，可方便实现全桥、半桥及1/4 桥（公用补偿片）连接。 二、主要技术指标 1．测量点数：每台静态应变测试仪有1——10个通道，最多可同时测10 点。每台计算机可控制10台静态应变测试仪； 2．程控状态下采集速度：10测点/秒； 3．测试应变范围：±19999με4．分辨率：1με 5．系统不确定度：小于0.5％±3με（程控状态） 6．零漂：≤4με/2h （程控状态） 7．自动平衡范围：±15000με，灵敏度系数K ＝2、120Ω应变计阻值误差 的1.5％； 8．电源电压：220V±10%，50Hz±1% 三、工作原理 1．WESTONE 电桥测量原理 现以1/4桥，120Ω桥臂电阻为例，加以阐述。如图1所示：图1左侧为 WESTONE 电桥AC 为电源端，A 点系直流电源正板 （Eg ），C 端系直流电源负极(O)。B 端、 D 端分别为输出信号的V i +、V i - 端。第 一桥臂（AB ）为测量片电阻R g （120Ω）， 第四桥臂（AD ）为补偿片电阻 R （120Ω），第二、三桥臂（BC 、CD ）
DH －3818静 态 应 变 测 试 仪 使 用 说 明 为仪器内标准电阻R （120Ω）。 由电桥原理，电桥的输出电压V i 为： εK E V g i 25.0=E g 为桥压（DC 2V ）、 K 为应变片灵敏系数、ε为输入应变量με， 低漂移仪表放大器的输出电压V o 为： εK E K .V K V g F i F o 250==K F 为放大器的增益， 故 (1) F g o KK E V 4= ε当E g ＝2 V K ＝2时，（1）式为：ε＝ F K V 0 对于1/2桥（半桥）电路 (2)F g o KK E V 2= ε对于全桥电路 (3) F g o KK E V = ε这样，测量结果由软件加以修正即可。 2．软件功能 本系统的控制软件工作于Win9x 操作系统，软件实现了文件管理、参数 设置、平衡操作、采样控制、数据查询、打印控制功能。 软件使用说明另述。 四、数据采集箱的面板的功能介绍 ，然后根据规范与规程
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：
金属箔式应变片
实验一 传感器综合实验-金属箔式应变片 一、实验目的 1、了解金属箔式应变片，单臂单桥的工作原理和工作情况。 2、验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间关系。 二、所需模块及仪器设备： 直流恒压源 DH-VC2、电桥模块（只提供器件）、差动放大器（含调零模块）、电桥模 块、测微头及连接件、应变片、万用表、九孔板接口平台和传感器实验台一。 旋钮初始位置：直流恒压源 DH-VC2±4V 档，万用表打到 2V 档，差动放大增益中间位置。 三．实验原理： 传感器是实验测量获取信息的重要环节，通常传感器是指一个完整的测量系统或者装置，他能感受规定的被测量的信号并按一定的规律转化成输出信号。传感器给出的是电信号。 传感器的组成 传感器由图1-1所示的几部分组成。其中，敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的物理量；转换元件把敏感元件的输出作为它的输入，转换成电路参量；上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出。 图1-1 传感器的组成 由半导体材料制成的物性性传感器基本是敏感元件与转换元件二合一，直接能将被测量转换为电量输出，如压电传感器、光电池。热敏电阻等。 传感器的静态特性 传感器的静态特性是指当被测量的值处于稳定状态时的输入输出关系。只考虑传感器的静态特性时，输入量与输出量之间的关系式中不含有时间变量。衡量静态特性的重要指标是线性度、 灵敏度，迟滞和重复性等。 1．线性度 传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度。输出与输入关系可分为线性特性和非线性特性。从传感器的性能看，希望具有线性关系，即具有理想的输出输入关系。但实际遇到的传感器大多为非线性，如果不考虑迟滞和蠕变等因素，传感器的输出与输入关系可用一个多项式表示： 01122n n y a a x a x ...a x =++++ （1-1） 被测量 电量 敏感 元件 转换 元件 转换 电路
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DH-3818静态应变测试仪使用方法 一、概述 DH-3818静态应变测试仪集数据采集箱、微型计算机及支持软、硬件构成。 可自动/手动、准确、可靠、快速进行静态应变测量。广泛用于机械、土木、航空航天、国防、交通等领域。若配接合适的应变式传感器，还可对压力、扭矩、位移、温度等物理量进行测量。 测试仪具有自动平衡功能，内置标准电阻，可方便实现全桥、半桥及1/4桥（公用补偿片）连接。 二、主要技术指标 1．测量点数：每台静态应变测试仪有1——10个通道，最多可同时测10 点。每台计算机可控制10台静态应变测试仪； 2．程控状态下采集速度：10测点/秒； 3．测试应变范围：±19999με 4．分辨率：1με 5．系统不确定度：小于0.5％±3με（程控状态） 6．零漂：≤4με/2h（程控状态） 7．自动平衡范围：±15000με，灵敏度系数K＝2、120Ω应变计阻值误差的 1.5％； 8．电源电压：220V±10%，50Hz±1% 三、工作原理 1．WESTONE电桥测量原理 现以1/4桥，120Ω桥臂电阻为例，加以阐述。如图1所示：图1左侧为 WESTONE电桥 （Eg），C端系直流电源负极(O)。B端、D 端分别为输出信号的V i+、V i-端。第一桥 臂（AB）为测量片电阻R g（120Ω），第四 桥臂（AD）为补偿片电阻R（120Ω），第 二、三桥臂（BC、CD）为仪器内标准电 图1 测量原理
阻R （120Ω）。 由电桥原理，电桥的输出电压V i 为：εK E V g i 25.0= E g 为桥压（DC 2V ）、 K 为应变片灵敏系数、ε为输入应变量με， 低漂移仪表放大器的输出电压V o 为：εK E K .V K V g F i F o 250== K F 为放大器的增益， 故 F g o KK E V 4=ε (1) 当E g ＝2 V K ＝2时，（1）式为：ε＝ F K V 0 对于1/2桥（半桥）电路 F g o KK E V 2= ε (2) 对于全桥电路 F g o KK E V =ε (3) 这样，测量结果由软件加以修正即可。 2．软件功能 本系统的控制软件工作于Win9x 操作系统，软件实现了文件管理、参数设置、平衡操作、采样控制、数据查询、打印控制功能。 软件使用说明另述。 四、数据采集箱的面板的功能介绍
DH3819无线静态应变测试系统(WiFi)
DH3819无线静态应变测试系统 1.概述： DH3819无线通讯静态应变测量系统是全智能化的巡回数据采集系统。每台采集箱内置智能锂电池组、WiFi无线通讯模块、传感器电源、放大器、A/D转换器、控制电路等。无需外接电源和通讯线，计算机就可通过无线通讯控制器可完成自动平衡、采样控制、自动修正、数据存贮、数据处理和分析，生成和打印试验报告。可自动、准确、可靠、快速测量大型结构、模型及材料应力试验中多点的静态应变应力值。广泛应用于机械制造、土木工程、桥梁建设、航空航天、国防工业、交通运输等领域。若配接适当的应变式传感器, 也可对多点静态的力、压力、扭矩、位移等物理量进行测量。 系统框图 注：如果模块大于8个，建议增加无线AP。 2.应用范围： 2.1根据测量方案，完成全桥、半桥、1／4桥状态的静态应力应变的多点高速巡回检测。 2.2和各种桥式传感器配合，实现压力、力、荷重、位移等物理量的多点高速巡回检测。 2.3对输出电压小于20mV的电压信号进行高速巡回检测，分辨率可达1μν。 3.特点: 3.1系统中, 独立化模块设计，每个数据采集模块可测量8个测点，每计算机可控制32个模块(256个测点)，通讯距离最远可达200m（可视距离）。 3.2 每个数据采集箱内置智能锂电池。 3.3 采用进口高性能光隔离低接触电势固态继电器，通过特殊的电路设计，消除了开关切换时，接触电势的变化对测量结果的影响。因此，我公司生产的静态应
变测量系统的所有指标均包含了切换开关的影响。 3.4 先进的隔离技术和合理的接地，使系统具有极强的抗干扰能力,适用于各种工程现场的检测。 3.5 应变采集箱通过无线通讯控制器与笔记本计算机的USB口通讯，实现了便携式测量系统，更加适用于工程现场。 3.6 中文视窗2000/XP操作系统下采用C++编制的采样控制和分析软件,具有极强的实时性以及良好的可移植性、可扩充性和可升级性; 3.7 通用、可靠的通讯方式,使系统实现了边采样、边传送、边存硬盘、边显示,利用计算机海量的存储硬盘,长时间实时、无间断记录所有测点信号； 3.8 内置120Ω标准电阻，用户可方便完成全桥、半桥、1/4桥的状态设置; 3.9 系统在进行平衡操作后自动保存平衡结果数据，若认为此次平衡结果比较重要，可导出平衡数据存入相应文件。当发生突然断电或试验当天不能结束时，可在下次开机后，先查找机箱，再进行导入零点操作，可自动恢复工作机箱状态，保证试验继续进行。 3.11 测点平衡指示灯可指示每个测点的平衡状态，方便现场查看测点状况。 4.技术指标： 4.1 测量点数: 4.1.1 每个数据采集箱可测8个测点; 4.1.2 每台计算机可控制32个采集箱(即256个测点); 4.2扫描速度：每个采集模块扫描速度为8 测点/秒(多个模块采样同步进行); 4.3 适用应变计电阻值: 60Ω～10000Ω任意设定; 4.4 应变计灵敏度系数: 1.0～3.0自动修正; 4.5 供桥电压(DC): 2V; 4.6 测量应变范围: ±20000με; 4.7 最高分辨率: 1με; 4.8 系统准确度: 不大于0.5％±3με; 4.9 零漂: 不大于4με/4h（单次采样条件下测量）; 4.10 自动平衡范围: ±15000με(应变计阻值的±1.5%); 4.11 长导线电阻修正范围: 0.0～100Ω; 4.12无线通讯距离：在视距情况下，可靠传输离距200m; 4.13通讯接口：WiFi无线网络接口; 4.14内置锂电池容量（标称值）：8.4V×2400mA; 4.15充电器指标： 4.1 5.1充电器为恒流恒压型充电器， 4.1 5.2充电器输入交流电压：220V±10％, 50Hz±5％； 4.1 5.3充电器输出直流电压：约8.7V; 4.1 5.4充电器最大输出电流：1A； 4.16内置锂电池的最大充电直流电压为8.7V，最大充电电流为1A；
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！
YE2538C高速静态应变测试仪
YE2538C高速静态应变测试仪 说 明 书 江苏联能电子技术有限公司 2017年6月8号
第一章概述 传统的工程型静态电阻应变仪多采用继电器切换测点方式进行采集、测量，但由此而产生的采样速率较慢、组桥形式不够灵活、传输距离短等问题给工程测试的具体工作带来诸多不便。我公司推出的YE2538C高速静态应变测试系统就是为了解决以上诸多问题而开发的真正意义上的工程型高速静态电阻应变仪。它综合了国内外众多同类产品的优点，以其使用的便捷、稳定的性能、很高的性价比，获得多家客户的一致好评，是一款真正具有可比性的产品，也是您理想的选择。 一、YE2538C产品介绍 YE2538C高速静态应变测试仪选择了目前较热门的ARM Cortex M4处理器做为主MCU，配合上自由灵活的FPGA芯片进行控制。YE2538C高速静态应变仪采用了24位的多路复用Σ-Δ型数模转换器（ADC）进行数据采集，采用了16位的数模转换器(DAC)进行通道的平衡和仪器的校准，配合上主MCU拥有的FPU和DSP指令，保证了用户数据的最佳转换速度和精度。YE2538C高速静态应变仪内置了丰富的通讯接口和直观的人机交互界面，用户可以通过网口，USB或者串口进行有线连接，也可以通过Wifi和Zigbee进行无线通讯。YE2538C高速静态应变仪脱离了传统繁琐的设置参数方式，向客户提供了LCD彩色触摸屏设置和观察测试数据。 二、YE2538C产品应用 YE2538C适用于各类应变应力测量场合，尤其适合桥梁、铁路等大型应变应力测量工程的现场测试。
三、YE2538C技术参数
第二章电阻应变仪的测量原理 1.应变片工作原理 电阻应变片是一种电阻式传感器，它以自身电阻的变化来反映需要测量的机械应变。将电阻应变片组成测量电桥，当桥臂电阻变化时，电桥就输出一个和其变化大小成线形关系的电压。通过对该电压进行放大，并对电阻应变片的灵敏系数K进行归一化，就能使输出的电压大小和实际应变大小相对应。在用应变片进行应变测量时，需要对应变片中的金属丝加上～定的电压。为了防止电流过大，产生发热和熔断等现象，要求金属丝有一定的长度，以获得较大的初始电阻值。但在测量构件的应变时，又要求尽可能缩短应变片的长度，以测得“一点”的真实应变。因此，应变片中的金属丝一般做成栅状，称为敏感栅。粘贴在构件上的应变片，其金属丝的电阻值随着构件的变形而发生变化的现象，称为电阻应变现象。在一定的变形范围内，金属丝的电阻变化率与应变成线性关系。当将应变片安装在处于单向应力状态的试件表面，并使敏感栅的栅轴方向与应力方向一致时，应变片电阻值的变化率△R／R与敏感栅栅轴方向的应变ε成正比,即： △R／R=Kε（2.1） 式中：R为应变片的原始电阻值；AR为应变片电阻值的改变量；K称为应变片的灵敏系数。当应变片粘贴在受测物件上后随着受载变形电阻值将发生相应的变化，因应变ε与载荷有关，这样就使应变片完成了一个由载荷表示的机械量变成电量的转换。应变片的灵敏系数一般由制造厂家通过实验测定，这一步骤称为应变片的标定。在实际应用时，可根据需要选用不同灵敏系数的应变片。 2.测量电桥 在电阻应变测试中，通常是将电桥的输出端与放大器相连，而构成电桥的负载。目前多采用直流放大器，由于其直流放大器输入级阻抗很高，与桥臂阻抗相比，其负载阻抗可视为无穷大。典型的电桥电路如下图所示：
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++-=
静态应变测试分析系统
DH3818 静态应变测试分析系统 1 概述 DH3818 是特地为学生实验设计的静态应变测试系统，有10 通道、20通道、（1+10）通道和 （1+19）通道四种形式供用户选择。手动测量时，高亮LED 数码管即时显示应变、力 或位移值。可根据应变计的灵敏度系数、导线电阻、桥路方式对测量结果进行修正。计算机最多可直接控制16台仪器，所有操作均由计算机完成，巡检速度为10 点／秒。 1.1 应用范围 1.1.1 根据测量方案，完成全桥、半桥、1／4 桥（公用补偿片）状态的应力应变的多点巡回 检测； 1.1.2 配合各种桥式传感器，实现压力、力、荷重、位移等物理量的多点巡回检测； 1.1.3 与热电偶配合，通过热电偶分度号的计算，对温度进行多点巡回检测； 1.1.4对输出电压小于20mV的电压信号进行巡回检测，分辨率可达1卩v 1.2 特点 1.2.1 高亮LED 数码管即时显示通道号和应变值，试验结果直观明了； 1.2.2 采用进口高性能机械继电器，通过特殊的电路设计，消除了开关切换接触电势变化对测量结果的影响，先进的隔离技术和合理的接地，具有较强的抗干扰能力； 1.2.3 通道组合灵活，可同时接应变传感器和力传感器； 1.2.4 根据应变计的灵敏度系数、导线电阻、桥路方式以及各种桥式传感器灵敏度，对测量结果进行修正。 1.3 系统构成 计算机通过USB 和数据采集箱相连，构成10\20\10+1\19+1 测点的静态应变测量系统。 一台计算机通过RS485通讯扩展线最多可以同时控制16台采集器。 1.3.1 仪器与多种传感器的连接，如图1 所示：
应变类传感器 载荷传感器 图1传感器与仪器连接1.3.2单台工作如图2所示： 图2单台仪器工作1.3.3多台仪器工作如图3所示： N=1 RS485 N=16 图3多台仪器工作
DH3819无线通讯静态应变测试系统(ZigBee)V01.01(3)
目录 1、概述 (1) 2、应用范围及系统框图 (1) 3、特点 (2) 4、技术指标 (3) 5、工作原理 (4) 6、软件功能 (5) 7、使用说明 (7) 8、电池使用须知 (14) 9、注意事项 (14) 10、维护和检修 (15) 11、配套及随机文件 (16) 12、附录：桥路的连接 (17)
DH3819无线静态应变测试系统 1、概述 DH3819无线静态应变测试系统是全智能化的巡回数据采集系统。每台采集器内置智能锂电池组、无线通讯模块、传感器电源、放大器、A/D 转换器、控制电路等。无需外接电源和通讯线，计算机就可通过无线通讯控制器完成自动平衡、采样控制、自动修正、数据存贮、数据处理和分析，生成和打印试验报告。可自动、准确、可靠、快速测量大型结构、模型及材料应力试验中多点的静态应变应力值。广泛应用于机械制造、土木工程、桥梁建设、航空航天、国防工业、交通运输等领域。若配接适当的应变式传感器，也可对多点静态的力、压力、扭矩、位移等物理量进行测量。 2、应用范围及系统框图 2.1根据测量方案，完成全桥、半桥状态的静态应力应变的多点高速巡回检测。 2.2和各种桥式传感器配合，实现压力、力、荷重、位移等物理量的多点高速巡回检测。 2.3对输出电压小于20mV 的电压信号进行高速巡回检测，分辨率可达1μν。 2.4系统框图 … … …
说明：ZigBee无线网络通讯实现无线静态应变测量,模块间通讯距离最远可达500m。模块自己寻找最佳的通讯路径进行组网。每个模块为一个路由点，通过路由通讯的接力可进行更远距离的测量。 3、特点 3.1系统中, 独立化模块设计，每个数据采集模块可测量8个测点，每台计算机可控制32个模块(256个测点)。模块间通讯距离最远可达500m。模块自己寻找最佳的通讯路径进行组网。每个模块为一个路由点，通过路由通讯的接力可进行更远距离的测量。 3.2 每个采集模块内置智能锂电池。 3.3 采用进口高性能光隔离低接触电势固态继电器，通过特殊的电路设计，消除了开关切换时，接触电势的变化对测量结果的影响。因此，我公司生产的静态应变测量系统的所有指标均包含了切换开关的影响。 3.4 先进的隔离技术和合理的接地，使系统具有极强的抗干扰能力,适用于各种工程现场的检测。 3.5 应变采集模块通过无线通讯控制器与笔记本计算机的USB口通讯，且控制器采用USB供电，实现了便携式测量系统，更加适用于工程现场。 3.6 中文视窗2000/XP操作系统下采用C++编制的采样控制和分析软件,具有极强的实时性以及良好的可移植性、可扩充性和可升级性; 3.7 通用、可靠的通讯方式,使系统实现了边采样、边传送、边存硬盘、边显示,利用计算机海量的存储硬盘,长时间实时、无间断记录所有测点信号； 3.8 内置120Ω标准电阻，用户可方便完成全桥、半桥、1/4桥的状态设置; 3.9 系统在进行平衡操作后自动保存平衡结果数据，若认为此次平衡结果比较重要，可导出平衡数据存入相应文件。当发生突然断电或试验当天不能结束时，可在下次开机后，先查找机箱，再进行导入零点操作，可自动恢复工作机箱状态，保证试验继续进行。 3.10 测点平衡指示灯可指示每个测点的平衡状态，方便现场查看测点状况。
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%
DH3819无线通讯静态应变测试系统(ZigBee)V01.01(3)
DH3819无线通讯静态应变测试系统(ZigBee)V01.01(3)
目录 1、概述 (1) 2、应用范围及系统框图 (1) 3、特点 (2) 4、技术指标 (3) 5、工作原理 (4) 6、软件功能 (5) 7、使用说明 (7) 8、电池使用须知 (14) 9、注意事项 (15) 10、维护和检修 (15) 11、配套及随机文件 (16) 12、附录：桥路的连接 (18)
DH3819无线静态应变测试系统 1、概述 DH3819无线静态应变测试系统是全智能化的巡回数据采集系统。每台采集器内置智能锂电池组、无线通讯模块、传感器电源、放大器、A/D转换器、控制电路等。无需外接电源和通讯线，计算机就可通过无线通讯控制器完成自动平衡、采样控制、自动修正、数据存贮、数据处理和分析，生成和打印试验报告。可自动、准确、可靠、快速测量大型结构、模型及材料应力试验中多点的静态应变应力值。广泛应用于机械制造、土木工程、桥梁建设、航空航天、国防工业、交通运输等领域。若配接适当的应变式传感器，也可对多点静态的力、压力、扭矩、位移等物理量进行测量。 2、应用范围及系统框图 2.1根据测量方案，完成全桥、半桥状态的静态应力应变的多点高速巡回检测。2.2和各种桥式传感器配合，实现压力、力、荷重、位移等物理量的多点高速巡回检测。 2.3对输出电压小于20mV的电压信号进行高速巡回检测，分辨率可达1μν。 2.4系统框图 DH38 DH38 DH38DH38 DH38DH38 DH38 DH381 9无线 计算US… … …
说明：ZigBee无线网络通讯实现无线静态应变测量,模块间通讯距离最远可达500m。模块自己寻找最佳的通讯路径进行组网。每个模块为一个路由点，通过路由通讯的接力可进行更远距离的测量。 3、特点 3.1系统中, 独立化模块设计，每个数据采集模块可测量8个测点，每台计算机可控制32个模块(256个测点)。模块间通讯距离最远可达500m。模块自己寻找最佳的通讯路径进行组网。每个模块为一个路由点，通过路由通讯的接力可进行更远距离的测量。 3.2 每个采集模块内置智能锂电池。 3.3 采用进口高性能光隔离低接触电势固态继电器，通过特殊的电路设计，消除了开关切换时，接触电势的变化对测量结果的影响。因此，我公司生产的静态应变测量系统的所有指标均包含了切换开关的影响。 3.4 先进的隔离技术和合理的接地，使系统具有极强的抗干扰能力,适用于各种工程现场的检测。 3.5 应变采集模块通过无线通讯控制器与笔记本计算机的USB口通讯，且控制器采用USB供电，实现了便携式测量系统，更加适用于工程现场。 3.6 中文视窗2000/XP操作系统下采用C++编制的采样控制和分析软件,具有极强的实时性以及良好的可移植性、可扩充性和可升级性; 3.7 通用、可靠的通讯方式,使系统实现了边采样、边传送、边存硬盘、边显示,