应变桥路连接
实验5 静态电阻应变仪的使用与桥路连接
实验静态电阻应变仪的使用与桥路连接一、实验目的1．掌握在静载荷下，使用静态电阻应变仪单点应变和多点应变测量的方法。
2．熟悉电阻应变片半桥、全桥的接线方法并测定等强度梁逐级加载的应变值。
二、试验设备及仪器1．等强度梁2．静态电阻应变仪3．数字万用表、游表卡尺三、实验原理L等强度梁的应力等强度梁如图3—1所示，其截面为矩形；高为A；宽度6，随J的变化而变化，有效长度段的斜率为tgah——等强度梁截面高度；在等强度梁的上表面粘贴纵向电阻应变片，用电阻应仪可以测得在外力户作用下的应变值‘，根据虎克定律可得到应力实验值，即可将实验测得的应力值实与理论应力值dg加以比较分析。
四、电阻应变法电阻应变法测量主要由电阻应变片和电阻应变仪组成。
1，电阻应变片电阻应变片(简称应变片)是由很细的电阻丝绕成栅状或用很薄的金属箔腐蚀成栅状，并用胶水粘在两层绝缘薄片中制成的，如图2—1所示。
栅的两端各焊一小段引线，以供试验时与导线联接。
实验时，将应变片用专门的胶水牢固地粘贴在构件表面需测应变片。
当该部位沿应变片L方向产生线变形时，应变片亦随之一起变形，应变片的电阻值也产生了相应的变化。
其中R——应变片的初始电阻值；ΔR——应变片电阻变化值；K——应变片的灵敏系数，表示每单位应变所造成的相对电阻变化。
由制造厂家抽样标定给出的，一般K值在2．0左右。
2．电阻应变仪由电阻应变片将构件应变‘转换成电阻片的电阻变化AR，而应变片所产生的电阻变化是很微小的。
通常用惠斯顿电桥方法来测量，如图3—2所示。
电阻构成电桥的四个桥壁。
在对角节点AC上接上电桥工作电压正，另一对角点BD为电桥输出端，输出端电压Ueo。
当四个桥臂上电阻值满足一定关系时，电桥输出电压为零，此时，称电桥平衡。
由电工原理可知，电桥的平衡条件为(3-4)若电桥的四个桥臂为粘贴在构件上的四个应变片，其初始电阻都相等，即R1,R2,R3和R4构件受力前，电桥保持平衡，即U BD。
桥路变换接线试验
等强度梁应变测定实验桥路变换接线实验一、实验目的1． 了解用电阻应变片测量应变的原理； 2． 掌握电阻应变仪的使用；3． 测定等强度梁上已粘贴应变片处的应变，验证等强度梁各横截面上应变（应力）相等。
4． 掌握应变片在测量电桥中的各种接线方法；二、实验仪器和设备1. YJ-4501A/SZ 静态数字电阻应变仪；2. 等强度梁实验装置一台；3. 温度补偿块一块。
三、实验原理和方法等强度梁实验装置如图1所示，图中1为等强度梁座体，2为等强度梁，3为等强度梁上下表面粘贴的四片应变片，4为加载砝码（有5个砝码，每个200克），5为水平调节螺钉，6为水平仪，7为磁性表座和百分表。
等强度梁的变形由砝码4加载产生。
等强度梁材料为高强度铝合金，其弹性模量270m G N E 。
等强度梁尺寸见图2。
图1图2在图3的测量电桥中，若在四个桥臂上接入规格相同的电阻应变片，它们的电阻值为R ，灵敏系数为K 。
当构件变形后，各桥臂电阻的变化分别为ΔR 1、ΔR 2、ΔR 3、ΔR 4它们所感受的应变相应为ε1、ε2、ε3、ε4，则BD 端的输出电压U BD为()d AC AC AC BD K U KU R R R R R R R R U U εεεεε44443214321=+--=⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+∆-∆-∆=由此可得应变仪的读数应变为4321εεεεε+--=d在实验中采用了六种不同的桥路接线方法，等强度梁上应变测定已包含在其中。
桥路接线方法实验其读数应变与被测点应变间的关系均可按上式进行分析。
四、实验内容1．单臂（多点）半桥测量a ．采用半桥接线法。
将等强度梁上四个应变片分别接在应变仪背面1~4通道的接线柱A 、B 上，补偿块上的应变片接在接线柱B 、C 上（见图4），应变 仪具体使用祥见应变仪使用说明。
b ．载荷为零时，按顺序将应变仪每个通道的初始显示应变置零，然后按每级200克逐级加载至1000克，记录各级载荷作用下的读数应变。
电阻应变计在电桥中的接线方法
测量电桥的特性及应用一、测量电桥的基本特性和温度补偿在结构强度的实验分析中，构件表面的应变测量主要是使用应变电测法，即将电阻应变计粘贴在构件表面，并正确地接入测量电路，从而得到构件表面的应变。
应变电测法的基本测量电路是电桥。
测量电桥是由应变计作为桥臂，作用是将应变计的电阻变化转化为电压或电流信号。
在测量时，将应变计粘贴在各种被测试件上，组成电桥，并利用电桥的特性提高读数应变的数值，或从复杂的受力构件中测出某一内力分量(如轴力、弯矩等)。
1. 测量电桥的基本特性设电桥的四个桥臂接上应变计,电阻分别为1234R R R R R ====(见图一)，如果桥臂电阻改变1234R R R R ∆∆∆∆、、、,则输出电压为： 0312412344i u R R R R u R R R R ⎛⎫∆∆∆∆=--+ ⎪⎝⎭(1)式中：0u 为电桥的桥压，i u 为电桥的输出电压。
若四个桥臂上的应变计的灵敏系数均为K ，即ii R K Rε∆=，则输出电压： ()012344i uu K εεεε=--+ (2)式中：1234εεεε、、、分别为应变计1234R R R R 、、、所感受的应变值。
应变仪的输出应变为：123404id u u Kεεεεε==--+ (3) 由式(3)可见，电桥有下列特性：(1)两相邻桥臂上应变计的应变相减。
即应变同号时，输出应变为两邻桥臂应变之图一 电桥差；异号时为两相邻桥臂应变之和。
(2) 两相对桥臂上应变计的应变相加。
即应变同号时，输出应变为两相对桥臂应变之和；异号时为两相对桥臂应变之差。
应变仪的输出应变实际上就是读数应变，所以合理地、巧妙地利用电桥特性，可以增大读数应变，并且可测出复杂受力杆件中的内力分量。
2. 温度的影响与补偿在测量时，被测构件和所粘贴的应变计的工作环境是具有一定温度的。
当温度发生变化时，应变计将产生热输出t ε。
显然，热输出t ε不包含结构因受载而产生的应变，即使结构处在不承载且无约束状态,t ε仍然存在。
等强度梁应变测定实验
Δ R 3 、Δ R 4 它 们 所 感 受 的 应 变 相 应 为 ε 1 、ε 2 、ε 3 、ε 4 ，则 BD 端 的 输 出 电 压 U BD 为
U
BD
=
U
AC
4
ΔR3 U AC K ΔR2 ΔR4 ⎞ ⎛ Δ R1 − − + ⎜ ⎟ = R R R R 4 ⎝ ⎠
(ε 1
− ε
2
− ε
电桥多点接线原理 图4 2． 双 臂 半 桥 测 量
应变仪上多点测量接法
采 用 半 桥 接 线 法 。取 等 强 度 梁 上 、下 表 面 各 一 片 应 变 片 ，在 应 变 仪 上 选 一 通 道 ， 按 图 5a 接 至 接 线 柱 A 、 B 和 B 、 C 上 ， 然 后 进 行 实 验 ， 实 验 步 骤 同 1 （ b ） 。 3． 相 对 两 臂 全 桥 测 量 采 用 全 桥 接 线 法 。取 等 强 度 梁 上 表 面（ 或 下 表 面 ）两 片 应 变 片 ，在 应 变 仪 上 选 一 通 道 ， 按 图 5b 接 至 接 线 柱 A 、 B 和 C 、 D 上 ， 再 把 两 个 补 偿 应 变 片 接 到 B 、 C 和 A、 D 上 ， 然 后 进 行 实 验 ， 实 验 步 骤 同 1（ b） 。 4． 四 臂 全 桥 测 量 采 用 全 桥 接 线 法 。 取 等 强 度 梁 上 的 四 片 应 变 片 ， 在 应 变 仪 上 选 一 通 道 按 图 5c 接 至 接 线 柱 A、 B、 C、 D 上 ， 然 后 进 行 实 验 ， 实 验 步 骤 同 1（ b） 。 5． 串 联 双 臂 半 桥 测 量
二、实验仪器和设备
1. 2. 3. YJ-4501A/SZ 静 态 数 字 电 阻 应 变 仪 ； 等强度梁实验装置一台； 温度补偿块一块。
电阻应变片粘贴技术及测量电桥连接方发实验报告模板39;
电阻应变片粘贴技术及测量电桥连接方发实验报告模板'篇一：电阻应变片粘贴与电桥电路实验一电阻应变片的粘贴技术与电桥电路学院：土木工程班级：小组成员：指导老师:实验报告（一）电阻应变片的粘贴技术与电桥电路一、实验目的:1．初步掌握常温用电阻应变片的粘贴技术；2．为后续电测实验做好在试件上粘贴应变片，接线、检查等准备工作。
3.比较全桥，半桥与单臂电桥的不同性能，了解其特点。
二、实验设备和器材:1、常温用电阻应变片，电阻应变花。
2、万用表（测量应变片电阻值等用）。
3、兆欧表（测量应变片绝缘电阻用）。
4、等强度梁试件，同质温度补偿块。
5、电烙铁，镊子，锉刀，502粘接剂等工具。
6、丙酮，脱酯棉等清洗器材。
7、测量导线，接线端子若干。
三、电阻应变片的工作原理:1、电阻应变片工作原理是基于金属导体的应变效应，即金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化象。
2、当试件受力在该处沿电阻丝方向发生线变形时，电阻丝也随着一起变形（伸长或缩短），因而使电阻丝的电阻发生改变（增大或缩小）。
三、电桥电路工作原理:1、把不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，电桥输出有较高灵敏度和较好的非线性，当应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压KUUBDAC =4(?1??2)。
（U均为电桥供电电压）。
2、全桥测量电路中，将受力性质相同的两个应变片接入电桥对边，当应变片初始值：R1=R2=R3=R4，其变化值△R1=△R2=△R3=△R4时，其桥路输KUAC出电压△UBD=4(?1??2??3??4)。
3、 1/4桥电路，用于量测应力场里的单个应变，即只有R1变化，而R2、R3KUAC和R4不变化，则UBD=4?11/4桥电路四、温度补偿和温度补偿片贴有应变片的构件总是处于某一温度场中，当温度变化时，应变片敏感栅的电阻会发生变化。
另外，由于电阻丝栅的线膨胀系数与构件的线膨胀系数不一定相同，温度改变时，应变片也会产生附加应变。
静态电阻应变仪的使用及桥路连接实验报告
静态电阻应变仪的使用及桥路连接实验报告实验目的：1.了解静态电阻应变仪的基本原理和使用方法；2.掌握应变桥的连接方法；3.进行应变桥连接实验，探究不同桥路连接对测量结果的影响。
实验器材：1.静态电阻应变仪；2.应变传感器；3.应变片；4.桥路连接器；5.电源；6.数字示波器或多用表；7.平行导轨；8.弹簧片。
实验原理：静态电阻应变仪通过测量材料的电阻变化来获取应变信息。
它将应变传感器与一个标准电阻连接成一个电阻桥。
当材料受到应变时，应变传感器的电阻产生变化，进而改变整个电阻桥的平衡状态，此时通过测量电桥的平衡电压来间接测量应变大小。
实验步骤：1.将应变片粘贴在平行导轨上，确保应变片与导轨平行；2.将应变传感器连接到静态电阻应变仪的输入端口；3.将导轨连接到静态电阻应变仪的输出端口；4.选择合适的电源电压，并将电源接入静态电阻应变仪；5.设置示波器或多用表，选择合适的测量模式；6.开始实验前，对静态电阻应变仪进行调零操作，将平衡电压调整到零；7.进行不同桥路连接实验：a.选择合适的应变桥连接方式（如全桥、半桥、四分之一桥等）；b.分别进行相应的调零操作，确保平衡电压为零；c.施加不同大小的应变，记录相应的平衡电压；d.根据平衡电压和已知应变的关系，计算材料的应变值。
8.将数据整理成表格，进行结果分析。
实验数据记录与分析：桥路连接方式，施加应变（με），平衡电压（mV）----------，-------------，-------------全桥，1000，3.2半桥，500，1.6四分之一桥，250，0.8根据实验数据可以得出以下结论：1.当应变传感器与电阻桥连接时，不同的桥路连接方式会影响测量结果的灵敏度和测量范围；2.全桥连接方式具有最大的灵敏度和测量范围，能够检测到较小的应变；3.半桥和四分之一桥连接方式适用于应变较大的情况，能够提高测量精度。
结论：通过静态电阻应变仪的使用及桥路连接实验，我们了解了静态电阻应变仪的基本原理和使用方法，并掌握了应变桥的连接方法。
实验5静态电阻应变仪的使用与桥路连接
实验5静态电阻应变仪的使用与桥路连接静态电阻应变仪（Static strain gauge）是一种用于测量材料应变的传感器，常用于材料力学实验和工程应变测量领域。
在实验中，将静态电阻应变仪与桥路连接可以提高测量的精确度和可靠性。
以下将详细介绍静态电阻应变仪的使用和桥路连接方法。
一、静态电阻应变仪的使用1.静态电阻应变仪的构造静态电阻应变仪由一个金属箔片和一根细导线组成。
金属箔片有很高的电阻，当受到应变时，箔片的长度和宽度会发生微小的变化，导致电阻值发生改变。
细导线起到连接箔片和测量仪器的作用。
2.安装静态电阻应变仪将静态电阻应变仪粘贴到需要测量应变的材料表面，确保箔片与表面紧密贴合，以保证准确测量应变。
箔片的方向可以根据需要选择。
3.静态电阻应变仪的连接将细导线连接到测量仪器的相应引脚上。
4.调零和校准在进行测量之前，需要进行调零和校准操作。
调零是将测量仪器的零点调整到零位，以消除仪器本身的误差。
校准是将已知应变值施加到静态电阻应变仪上，根据测量结果调整仪器读数，以提高测量精度。
二、桥路连接1.桥路概述桥路是一种常用的电路连接方式，可以通过比较电阻的变化来测量应变。
常见的桥路连接有全桥、半桥和四分之一桥。
2.全桥连接全桥连接是将四个静态电阻应变仪组成一个平衡桥路。
一般情况下，两个电阻应变仪位于测量区域两侧，另外两个电阻应变仪位于参考区域两侧。
当受力施加到测量区域时，测量区域两个电阻应变仪的电阻值发生改变，从而引起电桥失去平衡。
通过调整电桥的平衡能够测量出应变值。
3.半桥连接半桥连接是将两个静态电阻应变仪组成一个平衡桥路。
一般情况下，一个电阻应变仪位于测量区域，另一个电阻应变仪位于参考区域。
当受力施加到测量区域时，测量区域电阻应变仪的电阻值发生改变，从而引起电桥失去平衡。
通过调整电桥的平衡能够测量出应变值。
4.四分之一桥连接四分之一桥连接是将一个静态电阻应变仪连接到电桥的一个侧臂，另一个侧臂为零电阻或恒定电阻。
实验一接桥方式与静态电阻应变仪的使用
实验一接桥方式和静态电阻应变仪的使用一、实验目的和要求⒈利用不同的电桥桥路组合进行应变测量，了解提高测量灵敏度和消除误差影响的方法，从而掌握用这种方法解决测量中的实际问题。
⒉了解温度效应，并懂得消除方法。
⒊熟悉静态应变仪的功能和使用。
二、实验仪器和设备DH-3815N 静态应变测试系统 1 套贴有应变片的等强度梁 1 根砝码（40N） 1 组电吹风 1 只其他工具若干三、实验内容和步骤⒈准备⑴由指导教师介绍仪器的功能和使用方法。
⑵熟悉应变仪及其配套软件的使用方法（详见仪器使用说明书）。
⑶开机预热10 分钟。
注意：该仪器功能比较多，具体操作须由指导教师现场指导。
⒉静态应变测量（等强度梁的材料参数：b=、h=、L=30cm）图1-1图1-2 接桥方式根据图1-1 及图1-2 进行以下操作。
应变仪桥路方式为“方式二”。
（对于“DH-3815N 静态应变测试系统”，可由设置不同的“桥路方式”来决定测量的类型。
如直接测出被测物的拉压应变或弯曲应变。
）⑴半桥测量具体联接形式见表1-4 的“方式二”或“方式三”的“与采集箱的连接”。
①按图1-2(a)进行接线：应变仪接线柱Eg、Vi+两点接上纵向片（即图1-1 上的1号片，下同），Vi+、0 接温度补偿片。
每级加载10N，每加一级荷载（包括0 荷载）记录一次读数（填于表1-1 中），分四级加载至40N。
再分四级卸载至零，同样每级记录读数，并看其回零否。
再重复二次。
将最后加载40N 的读数再记录于表1-2 的第一栏中。
②按图1-2(b)进行接线：应变仪接线柱+Eg、Vi+接上纵向片（1 号片），Vi+、-Eg 接上横向片（3 号片）。
一次加载40N，读取数据，记录于表1-2 中的第二栏。
③按图1-2(c)进行接线：应变仪接线柱+Eg、Vi+接上纵向片（1 号片），Vi+、-Eg 接下纵向片（4 号片）。
一次加载40N，读取数据，记录于表1-2 中的第三栏。
④按图1-2(d)进行接线：应变仪接线柱+Eg、Vi+接上纵向片（1 号片），Vi+、-Eg 接上纵向片（2 号片）。
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=
U R1 R2 U ( ) ( K 1 K 2 ) 4 R1 R2 4 U K 1 (1 ) 4
2 1
应变计的各种桥接方法
5. 四个测量应变计的方 U ( 1 4 R1 法(全桥接法) =UK 1 针对弯曲应变，电桥的 一个桥臂接入应变计R1， 另外一个桥臂接入另外 一个应变计R2，另外两 个桥臂都接入应变计R3 和R4，实验测试过程温 度有小的变化，但是四 个应变计的热输出相同， 这是电桥的输出电压：
3、读数电桥
静态应变仪中采用零读数法，读数电桥产生的不平衡电 压抵消测量电桥输出的不平衡电压，使应变仪的示数为 0，直接从读数电桥上读出应变值。 读数电桥上一般设有灵敏系数的调节装置。
4 、交流载波放大器
接收测量电桥的输出电压，仅放大载波调幅电压，滤 掉直流，50Hz干扰，放大后的输出电压送到相敏检波 器； 一般含有耦合变压器，作用一为阻抗匹配，二为隔断 电桥电路、相敏检波器以及放大器。通过变压器的磁 耦合在三者之间传递信号；作用三为提高应变仪的抗 干扰能力。
2 1 3 1 4 1
U R
R2 R3 R4 U ) 4 K 1 R2 R3 R4 4
应变计的各种桥接方法
应变计的各种桥接方法
应变仪的基本原理
一、 应变测量原理
机 械 变 形 量
应 变 片
电 阻 变 化 量
测 量 电 桥
电 压 变 化 量
U =
U R1 R2 U ( ) ( K 1 K 2 ) 4 R1 R2 4 U K 1 2
2 1
t 相互抵消
应变计的各种桥接方法
4. 两个测量应变计的方法(拉 U 伸试件) 试件表面轴向和横向各粘贴 一个测量应变计R1和R2。电 桥的一个桥臂接入应变计R1， 另外一个桥臂接入另外一个 应变计R2，另外两个桥臂都 接入固定电阻，实验测试过 程温度有小的变化，但是两 个应变计的热输出相同，这 是电桥的输出电压：
应变计的各种桥接方法
1. 一个测量应变计的方 法 电桥的一个桥臂接入应 变计R1，其它三个桥臂 都接入固定电阻，假设 实验测试过程温度保持 不变，这是电桥的输出 电压：
U R1 U U K 1 4 R1 4
应变计的各种桥接方法
2. 一个测量应变计的方 法，一个温度补偿片 电桥的一个桥臂接入应 变计R1，另外一个桥臂 接入温度补偿片，粘贴 在不受力且与试件材料 一样的温度环境，另外 两个桥臂都接入固定电 阻，假设实验测试过程 温度变化一致，这时电 桥的输出电压：
滤除相敏检波器的输出信号中高次谐波； 一般采用无源的RC和LC低通滤波，保证信号频带 0~~fmax(fmax为最大工作频率)能够通过，而滤除高 次谐波。
7、载波振荡器
产生频率和幅值稳定的载波电压 ； 经耦合变压器输至测量电桥和读数电桥，另一组相敏检波器作 为参考电源。
8、指示或记录仪表
放 大 器
A/D 模 数 转 换 器
Байду номын сангаас显 示 器
二、动态（静态)载波放大式应变仪
1、原理框图
静态电阻应变仪
2 、测量电桥
由应变计构成，可接单臂、 半桥、全桥； 含电容、电阻平衡电路 输出为调幅波
使载波（被调制信号）振幅按照调制信号改变的调 制方式叫调幅。经过调幅的电波叫调幅波。它保持 着高频载波的频率特性，但包络线的形状则和调制 信号波形相似。调幅波的振幅大小，由调制信号的 强度决定。调幅波用英文字母AM表示。
静态应变时，指示仪指示测量电桥输出的平衡或与读数电桥的 输出相互抵消 ； 动态应变时，指示测量电桥电阻和电容的平衡。
三、 应变仪的主要技术指标
1、测量线数 2，4，6，8 2、测量范围±2000，10000，20000，100000 μm/m 3、工作频率范围：0～200，500：0～1.5，5，10，200K 4、应变计灵敏系数：大多为固定2.00，少数可调：1.8～2.6等 5、应变计电阻值 60，120，300等 6、灵敏度：线性范围内输出电流（电压）与应变的比值 零点漂移 。。。。。。
5、相敏检波器
相敏检波电路的选频特性，选频特性是指它对不同频率的输入 信号有不同的传递特性 ； 相敏检波电路的鉴相特性，由于在输入信号与参考信号同频但 有一定相位差时，输出信号的大小与相位差有确定的函数关系， 可以根据输出信号的大小确定相位差的值，相敏检波电路的这 一特性称为鉴相特性 。
6 、滤波器
R1 K 1 K t R1 R2 Kt R2
U =
U R1 R2 U ( ) ( K 1 K t K t ) 4 R1 R2 4 U K 1 4
应变计的各种桥接方法
3. 两个测量应变计的方法(弯 曲试件) 上下表面对称处各粘贴一个 测量应变计R1和R2。电桥的 一个桥臂接入应变计R1，另 外一个桥臂接入另外一个应 变计R2，另外两个桥臂都接 入固定电阻，实验测试过程 温度有小的变化，但是两个 应变计的热输出相同，这是 电桥的输出电压：
四、数字应变仪和应变测量采集系统
数字应变仪
在原交流载波应变仪对输出信号进行A/D转换即成
数据采集系统（例）
利用计算机，完成模数转换、采集、计算处理直接获 得最终结果
如：1、冷端补偿，2、放大器，3、抗混叠滤波器，4、通道切换器， 5、自增益放大器，6、采样保持器，7、模数转换器，8、接口、定时 控制电路，9、计算机，10、显示器，11、打印机