实验1 应变片传感器实验(单臂电桥)
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R1、R2、R3、R4中，电阻的相对变化率分别为ΔR1/R1、ΔR2/R2、ΔR3/R3、ΔR4/R4，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R1=R2=R3=R4，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表显示为零，关闭主、副电源。
3、根据图1-1接线。
R 1、R 2、R 3为电桥单元的固定电阻；Rx= R 4为应变片。
将稳压电源的切换开关置±4 V 档，F/V 表置20V 档。
实验一应变片单臂电桥性能实验
实验一应变片单臂电桥性能实验
实验一：应变片单臂电桥性能实验
实验设备：
1. 应变片：选择合适的应变片，并保证其表面干净、光滑。
2. 悬挂支架：用于固定应变片。
3. 变压器：提供所需的电源电压。
4. 电压表：用于测量电压值。
5. 多用表：用于测量电阻、电流等参数。
实验步骤：
1. 将应变片固定在悬挂支架上，使其能够受到外力引起的变形。
2. 将应变片连接到单臂电桥电路中，其中三个电阻分别为R1、R2、R3。
3. 通过调节R3的阻值，使得电桥平衡，即电桥两个输出端的
电压为零。
4. 测量R3的阻值。
5. 给电桥施加一定的外力，观察电桥的输出电压变化情况。
6. 根据电桥输出电压的变化，计算应变片的应变值。
实验原理：
应变片是一种可以将外力作用下的应变转化为电阻变化的器件。
在单臂电桥电路中，由于应变片的变形导致其电阻值发生变化，从而引起电桥不平衡，产生输出电压。
通过调节R3的阻值，
使得电桥平衡，即电桥两个输出端的电压为零，可以得到应变片的相对电阻变化量。
根据此相对电阻变化量，可以计算出应变片的应变值。
实验注意事项：
1. 应保证应变片的表面光滑，并且避免应变片受到过大的外力导致破坏。
2. 在进行电桥平衡调节时，应谨慎调节R3的阻值，以避免短路或断路的情况发生。
3. 在测量电桥输出电压变化时，应注意观察其变化趋势，并保证测量的准确性。
4. 在计算应变值时，应根据实验所使用的应变片的特性曲线进行计算，以获得更为准确的结果。
实验一应变片单臂电桥性能实验
姓名____________班级____________学号____________实验一应变片单臂电桥性能实验一、实验目的：了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。
二、基本原理：电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。
一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。
此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将弹性元件的变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。
它可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。
1、应变片的电阻应变效应所谓电阻应变效应是指具有规则外形的金属导体或半导体材料在外力作用下产生应变而其电阻值也会产生相应地改变，这一物理现象称为“电阻应变效应”。
以圆柱形导体为例：设其长为：L、半径为r、材料的电阻率为ρ时，根据电阻的定义式得（1—1）当导体因某种原因产生应变时，其长度L、截面积A和电阻率ρ的变化为dL、dA、dρ相应的电阻变化为dR。
对式（1—1）全微分得电阻变化率 dR/R为：（1—2）式中：dL/L为导体的轴向应变量εL; dr/r为导体的横向应变量εr由材料力学得：εL= - μεr (1—3)式中：μ为材料的泊松比，大多数金属材料的泊松比为0.3～0.5左右；负号表示两者的变化方向相反。
将式（1—3）代入式（1—2）得：（1—4）式（1—4）说明电阻应变效应主要取决于它的几何应变（几何效应）和本身特有的导电性能（压阻效应）。
2、应变灵敏度它是指电阻应变片在单位应变作用下所产生的电阻的相对变化量。
(1)、金属导体的应变灵敏度K：主要取决于其几何效应；可取（1—5）其灵敏度系数为：K=金属导体在受到应变作用时将产生电阻的变化，拉伸时电阻增大，压缩时电阻减小，且与其轴向应变成正比。
传感器实验报告
传感器实验报告实验一金属箔式应变片单臂电桥实验数据处理线性拟合V=5.767*x-0.422 灵敏度为5.767思考题：（1） 本实验电路对直流稳压电源有何要求，对放大器有何要求。
直流稳压源输出应稳定，且不超过负载的额定值。
放大器应对差模信号有较好放大作用，无零漂或零漂小可忽略。
（2）将应变片换成横向补偿片后，又会产生怎样的数据，并根据其结构说明原因。
灵敏度将大幅度降低，线性性也将变差，电压随位移的变化将变得十分小。
因为横向补偿片原本是横向粘贴在悬梁臂上的，用于补偿应变片测量的横向效应。
在悬梁臂形变的时候，横向补偿片仅仅横向部分发生形变，而应变片敏感栅往往很粗而且有效长度短，因此阻值变化小。
实验二金属箔式应变片双臂电桥（半桥）实验数据处理V=11.95*x+0.778灵敏度为11.95思考题：（1）根据应变片受力情况变化，对实验结果作出解释。
在梁上下表面受力方向相反的应变片相当于将形变放大两倍，，因此，ΔV/ΔX大约是实验一中的两倍。
（2）将受力方向相反的两片应变片换成同方向应变片后，情况又会怎样。
同方向的两片应变片相互抵消，输出为零。
（3）比较单臂，半桥两种接法的灵敏度。
在相同形变量下，半桥的灵敏度约是单臂的两倍。
实验三金属箔式应变片四臂电桥(全桥)的静态位移性能V=24.15*x+1.4灵敏度问24.15思考题：（1）如果不考虑应变片的受力方向，结果又会怎样。
对臂应变片的受力方向应接成相同，邻臂应变片的受力方向相反，否则相互抵消没有输出（2）比较单臂，半桥，全桥各种接法的灵敏度。
在相同形变量下，半桥灵敏度约是单臂的两倍，全桥灵敏度越是半桥的两倍，即约为全桥的四倍。
实验四金属箔式应变片四臂电桥（全桥）振动时的幅频性能实验数据处理思考题：（1）在实验过程中，观察示波器读出频率与频率表示值是否一致，据此，根据应变片的幅频特性可作何应用。
不一致。
可以根据这个原理反向测出梁的震动频率，利用应变片读出峰值，在找到对应的频率值即可。
实验一应变片单臂、半桥、全桥实验,[教材]
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实验一金属箔式应变片——单臂、半桥、全桥性能实验写报告时:实验一图1-1不用画, 1-2至1-4画其中之一就行.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。
比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度，得出相应的结论。
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，电桥的输出电压反应了相应的受力状态。
对单臂电桥输出电压U01=EKε/4。
当两片应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压U02=EK/ε2。
全桥测量电路中其桥路输出电压U03=KEε。
其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到改善。
三、需用器件与单元：应变式传感器实验模板、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。
图1-1 应变式传感安装示意图2、接入模板电源±15V(从主控箱引入)，检查无误后，合上主控箱电源开关，将实验模板调节增益电位器R w3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。
3、将应变式传感器的其中一个应变片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模块内已连接好)，接好电桥调零电位器R w1，接上桥路电源±4V(从主控箱引入)如图1-2所示。
传感器实验指导书
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为电阻丝的电阻相对变化值，K为应变灵敏系数，ε=Δl/l为电阻丝长度相对变化。
金属箔式应变片是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，用它来转换被测部位的受力大小及状态，通过电桥原理完成电阻到电压的比例变化，对单臂电桥而言，电桥输出电压，U01=EKε/4。
（E为供桥电压）。
三、需用器件与单元：应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码（每只约20g）、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板上。
传感器中各应变片已接入模板左上方的R1、R2、R3、R4标志端。
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，加热丝阻值约为50Ω左右。
2、实验模板差动放大器调零，方法为:①接入模板电源±15V(从主控箱引入)，检查无误后，合上主控箱电源开关，将实验模板增益调节电位器Rw3顺时针调节到大致中间位置，②将差放的正、负输入端与地短接，输出端与主控箱面板上数显电压表输入端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)，完毕关闭主控箱电源。
3、参考图（1-2）接入传感器，将应变式传感器的其中一个应变片R1(即模板左上方的R1)接入电桥作为一个桥臂，它与R5、R6、R7接成直流电桥(R5、R6、R7在模块内已连接好)，接好电桥调零电位器Rw1，接上桥路电源±4V(从主控箱引入)，检查接线无误后，合上主控箱电源开关，先粗调节Rw1，再细调RW2使数显表显示为零。
4、在传感器托盘上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码并读取相应的数显表数值，记下实验结果填入表（1-1）。
实验一 应变片单臂、半桥、全桥实验
实验一金属箔式应变片——单臂、半桥、全桥性能实验一、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。
比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度，得出相应的结论。
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，电桥的输出电压反应了相应的受力状态。
对单臂电桥输出电压U01=EKε/4。
当两片应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压U02=EK/ε2。
全桥测量电路中其桥路输出电压U03=KEε。
其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到改善。
三、需用器件与单元：应变式传感器实验模板、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。
图1-1 应变式传感安装示意图2、接入模板电源±15V(从主控箱引入)，检查无误后，合上主控箱电源开关，将实验模板调节增益电位器R w3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。
3、将应变式传感器的其中一个应变片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模块内已连接好)，接好电桥调零电位器R w1，接上桥路电源±4V(从主控箱引入)如图1-2所示。
实验1 金属箔式应变片单臂电桥性能实验
实验一金属箔式应变片单臂电桥性能实验
一、实验目的：
比较单臂电桥与全桥的不同性能,了解单臂电桥工作原理和性能。
二、基本原理：
将全桥桥的三个邻边用固定电阻替代, 只用一片应变片工作，电桥输出灵敏度进一步降低，非线性进一步增大。
桥路输出电压U03=EK/4ε，比全电桥灵敏度降低1/4。
三、需用器件与单元：
同上
四、注意事项：
1）务必保持Rw1，Rw2, Rw3 ,Rw4不变。
2) 单臂电桥调零时数显电压表需从20V档逐步换成2V档。
五、实验步骤：
1) 保持实验十四过程,取下5只砝码，抬起应变式传感器R2, R3开关, 将应变式传感器接成单臂电桥，调Rw5使数显电压表指示应为零, 务必保持Rw1，Rw2, Rw3 ,Rw4不变。
2）每加1只砝码，记下电压表读数，填入表8：（也可用特性实验PC数据采集软件操作）。
表8：
3）作出V---G曲线，计算灵敏度S和非线性误差δ.
4）与全桥作一对比，有何关系？。
应变片单臂桥实验报告
一、实验目的1. 理解应变片的工作原理和特性。
2. 掌握应变片单臂电桥的构成和原理。
3. 通过实验验证应变片单臂电桥的线性度、灵敏度等性能指标。
4. 学习应变片在力学测量等领域的应用。
二、实验原理应变片是一种将机械应变转换为电阻变化的传感器。
其基本原理是，当应变片受到外力作用时，其长度、截面积和电阻率发生变化，从而导致电阻值发生变化。
应变片单臂电桥是利用应变片将机械应变转换为电阻变化，并通过电桥电路放大并转换为电压信号的一种测量方法。
实验中使用的应变片为金属箔式应变片，其电阻值随应变的变化而变化。
单臂电桥电路由应变片、电阻R1、R2、R3和直流电源E组成。
当应变片受到拉伸或压缩时，其电阻值发生变化，导致电桥电路的输出电压发生变化。
三、实验仪器与设备1. 金属箔式应变片2. 单臂电桥电路3. 直流电源4. 数字电压表5. 静态拉伸装置6. 计算机及数据采集软件四、实验步骤1. 将应变片粘贴在静态拉伸装置上，确保粘贴牢固。
2. 按照电路图连接应变片单臂电桥电路，将应变片作为电桥的一个桥臂，其余三个桥臂由电阻R1、R2、R3组成。
3. 打开直流电源，调节电源电压至合适值。
4. 使用数字电压表测量电桥输出电压。
5. 逐渐增加拉伸装置的拉伸力，记录应变片电阻值和电桥输出电压的变化。
6. 将实验数据输入计算机，使用数据采集软件进行数据处理和分析。
五、实验结果与分析1. 线性度分析通过实验数据，绘制应变片电阻值与电桥输出电压的关系曲线。
根据曲线斜率，计算应变片单臂电桥的线性度。
实验结果表明，应变片单臂电桥具有良好的线性度。
2. 灵敏度分析根据应变片电阻值的变化量，计算电桥输出电压的变化量。
根据变化量，计算应变片单臂电桥的灵敏度。
实验结果表明，应变片单臂电桥具有较高的灵敏度。
3. 温度特性分析在实验过程中，对应变片单臂电桥的温度特性进行观察。
实验结果表明，应变片单臂电桥的温度特性较好，输出电压随温度的变化较小。
单臂电桥性能实验
三
需用器件与单元
应变式传感器实验模块、砝码、数显表、 +-15V电源、+-5V电源、万用表
四 实验内容与步骤：
1 用万用表测量应变式传感器模块上R1、R2、R3、 R4的电阻值，验证各个电阻值是否相等； 2 将主控箱上的+-15V电源接入应变式传感器实验 模块，并将RW2调至中间位置；
3 对差动运算放大器进行调零： ①将差动运算放大器的输入端与地点短接； ②将对差动运算放大器的输出端与数显表的输 入端相连； ③调节RW3，使数显表的显示为0 注意：此时数显表选择2V档位
4 按图接线，调整RW1，使数显表显示为0
R1 R2 R3 R4
R5
R1 接差放
R6 R8 +5v RW1
R7
-5v
5 依次加上砝码，逐一记录数据，填入下表：
重量 （g）
电压 （mv）
实验小结
1 请计算单臂电桥的灵敏度 S= Δ U／Δ M 2 请绘制传感器此时的线性曲线
U/mv
0
M/g
实训一 单臂电桥性能实验
一 实验目的：
1 了解金属箔式应变片的应变效应； 2 掌握电阻应变式传感器测量电路的连接、 调试； 3 检测单臂电桥电路的工作原理和性能
二 实验原理：
根据电阻应变效应，金属应变片受到压力 后，会产生形变，改变其自身电阻。 将金属应变片作为电桥的一臂接入，利用电 桥的平衡特性来进行测量。
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.金属箔式应变片传感器—单臂电桥
实验目的：了解金属箔式应变片、单臂电桥的工作原理和工作情况。
所需单元和部件：直流稳压电源、电桥、差动放大器、砝码、一片应变片、F/V 表、主副电源。
旋钮的初始位置：直流稳压电压打到±2V档，F/V表打到2V档，差动放大器的增益调到最大。
（放大器调零时用）
实验步骤：
（1）观察梁上的应变片，应变片为棕色衬底箔式结构小方薄片。
（2）将差动放大器调零。
（3）按下图所示方式接线。
R1, R2, R3为桥臂的固定电阻，Rx为应变片。
将稳压电源的切换开关置于±4V档，F/V表置于20V档。
开启主副电
源，调节W1使得电桥平衡（即使得F/V表的读数为零），等待数分钟
后将F/V表置于2V档，再调节电桥W1，使得F/V表的读数为零。
（4）将托盘安装在平行梁上，记下此时的电压数值。
然后往托盘上加砝码，每增加一只砝码（△W）记一个电压的读数，记录10个左右的值。
根
据所得结果计算系统的灵敏度S=△V/△W，并作出V-W曲线，分析
单臂电桥测量电路的线性度好坏。
说明：
（1）为确保实验的过程中数值不至于溢出，可先将砝码加至最大重量，如过F/V表的指示溢出，适当减小差动放大器的增益。
（2）将低频振荡器的幅度关至最小，以减小其对直流电桥的影响。