金属箔式应变片实验
金属箔式应变片
实验十一金属箔式应变片：单臂，半桥，全桥比较实验目的比较单臂，半桥，全桥的性能及相互之间的关系，了解其特点。
基本原理不同受力方向的两片应变片接入电桥作为邻臂，电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善。
当两片应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压U0=EKa/2，当四片应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压U0=EKa，E为电桥电源电压。
所需单元和部件直流稳压电源、差动放大器、电桥、F/V表、测微头、双平行梁、应变片、主、副电源有关旋钮的初始位置直流稳压电源置于2V档，F/V表置于2V档，差动放大器增益置于最大实验步骤（1）将差动放大器调零后，关闭主、副电源。
（2）接线，R4=Rx为工作片，r及W1为电桥平衡网络。
（3）调整测微头是双平行梁处于水平位置（目测），将直流稳压电源置于4V档。
选择适当的放大增益，然后调整电桥平衡电位器W1，是表头显示零（需预热几分钟表头才能稳定下来）。
（4）旋转测微头，使梁移动，每隔0.5mm读一个数，将测得数值填入下表，然后关闭主、副电源。
位移（mm）11.5 12.0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0电压（V）0.000 0.011 0.020 0.032 0.043 0.055 0.067 0.080 （5）保持放大器增益不变，将R3固定电阻换为与R4工作状态相反的另一片应变片即取二片受力方向不同的应变片，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表显示为零，重复（4）过程同样测得读数，填入下表位移（mm）11.5 12.0 12.5 13.0 13.5 14.0 14.5 15.0电压（V）0.000 0.018 0.042 0.065 0.089 0.114 0.137 0.162 （6）保持放大器增益不变，将R1、R2电阻换为另两片受力应变片，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即可，否则相互抵消没有输出，接成一个直流全桥。
金属箔式应变片实验报告
一、实验目的1. 了解金属箔式应变片的工作原理和结构特点。
2. 掌握金属箔式应变片的安装方法及注意事项。
3. 通过实验验证金属箔式应变片的性能，包括灵敏度、非线性误差、温度系数等。
二、实验原理金属箔式应变片是一种将应变转换为电信号的传感器。
当应变片受到拉伸或压缩时，其电阻值发生变化，从而产生电压信号。
实验中，利用金属箔式应变片组成的电桥电路，通过测量电桥输出电压的变化，来反映应变片受到的应变。
三、实验仪器与材料1. 金属箔式应变片2. 电桥电路3. 稳压电源4. 电压表5. 数字多用表6. 加载装置7. 温度计8. 实验台四、实验步骤1. 将金属箔式应变片安装在实验台上，确保其固定牢固。
2. 将应变片接入电桥电路，连接稳压电源和电压表。
3. 在加载装置上施加一定的力，观察电压表读数的变化。
4. 记录不同加载力下的电压值。
5. 改变加载方向，重复步骤3和4，观察电压值的变化。
6. 测量应变片的温度，记录不同温度下的电压值。
7. 利用数字多用表测量应变片的电阻值。
五、实验结果与分析1. 灵敏度测试根据实验数据，绘制应变片电压值与加载力的关系曲线。
根据曲线斜率，计算应变片的灵敏度。
2. 非线性误差测试根据实验数据，绘制应变片电压值与加载力的关系曲线。
通过曲线拟合，得到线性拟合曲线，计算非线性误差。
3. 温度系数测试根据实验数据，绘制应变片电压值与温度的关系曲线。
通过曲线拟合，得到线性拟合曲线，计算温度系数。
六、实验结论1. 通过实验验证了金属箔式应变片的工作原理和结构特点。
2. 实验结果表明，金属箔式应变片具有较高的灵敏度和较好的线性度。
3. 温度对金属箔式应变片的影响较小，温度系数较小。
七、实验总结本次实验对金属箔式应变片进行了性能测试，了解了其工作原理和结构特点。
通过实验，掌握了金属箔式应变片的安装方法及注意事项。
实验结果表明，金属箔式应变片具有较高的灵敏度和较好的线性度，适用于各种应变测量场合。
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UO14/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UO22/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 O3εEK =。
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）。
()()ER R R R R R R R U O 43213241++-=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块上。
传感器中各应变片已接入模块的左上方的BF 1、BF 2、BF 3、BF 4。
加热丝也接于模块上，可用万用表进行测量判别，R BF1= R BF2= R BF3= R BF4=350Ω，加热丝阻值为50Ω左右。
2．差放调零 3．电桥调零4．在电子秤上放置一只砝码，读取电压表数值，依次增加砝码和读取相应的电压表值，直到200g 砝码加完。
金属箔式应变片特性及应用实验
实验一金属箔式应变片特性及应用实验一、实验目的:1.了解金属箔式应变片的应变效应，单臂、半桥、全桥工作原理和性能及优缺点。
2. 了解金属箔式应变片的实际应用。
二、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。
、三、实验内容及操作步骤：1、观察应变式传感器的结构及实验装置：应变式传感器及实验装置示意图见图1-1所示。
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。
2、差动运算放大器放大倍数设定及零点的调节：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。
调整方法是将差放的正、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R W4，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、应变片单臂桥接法特性测试：注：1. 图1-2中R1、R3的图标表示该应变片受拉伸作用，ΔR为正值。
2.图1-2中R2、R4的图标表示该应变片受拉伸作用，ΔR为负值。
图1-2 应变式传感器单臂电桥实验接线图1）.将应变片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。
检查接线无误后，合上主控箱电源开关。
调节Rw1，使数显表显示为零。
2）.在电子称上放置一只砝码，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500g)砝码加完。
记下实验结果填入表1-1中（见附录）。
实验一金属箔式应变片实验报告
实验一金属箔式应变片实验报告一、引言金属箔式应变片是一种常用的测量材料应变的传感器。
它由一层金属箔制成，可以通过测量箔片在外力作用下的形变来推算出材料的应力和应变。
本实验旨在通过使用金属箔式应变片，了解其原理并掌握测量材料应力和应变的方法。
二、实验目的1.了解金属箔式应变片的原理和使用方法；2.熟悉测量材料应变的实验步骤和操作技巧；3.通过实验，掌握金属箔式应变片的线性度和稳定性。
三、实验器材1.金属箔式应变片2.可调节力臂的托盘3.数字万用表4.检测电缆5.基板四、实验步骤1.准备工作(1)将金属箔式应变片粘贴在基板上，确保其与基板良好接触。
(2)将检测电缆与金属箔式应变片焊接连接，确保连接良好。
(3)将托盘放在平稳的台面上，并将托盘的力臂调整至合适位置。
2.实验测量(1)将标准质量放置在托盘的力臂上，记录下其质量数值。
(2)通过将标准质量增加或减小，使得金属箔式应变片在不同的载荷下产生不同的应变。
(3)使用数字万用表测量金属箔式应变片上的电压输出值，并记录。
3.实验数据处理(1)将实验得到的电压输出值与标准质量进行对应，得到应变值。
(2)通过计算应变的变化率，得到材料的应力和应变关系。
(3)绘制应力-应变曲线，并用最小二乘法拟合出线性程度。
五、实验结果与讨论在实验中我们得到了金属箔式应变片的电压输出值和标准质量的对应关系，并通过计算得出了应变的变化率。
将应力与应变关系绘制成图表，通过拟合得出了线性程度。
在实验中，我们还观察了金属箔式应变片的稳定性，并分析了其受到外界条件变化的影响。
六、实验结论通过实验，我们了解了金属箔式应变片的原理和使用方法，并掌握了测量材料应变的实验步骤和操作技巧。
通过对实验数据的处理和分析，我们得出了金属箔式应变片的线性程度和稳定性，并得出了应力与应变的关系。
实验结果表明，金属箔式应变片可以有效测量材料的应变，并具有较好的线性度和稳定性，适用于材料应变的测量。
实验一金属箔式应变片实验报告
实验一-金属箔式应变片实验报告金属箔式应变片实验报告一、实验目的1.学习和了解金属箔式应变片的基本原理和应用。
2.掌握应变片的粘贴和测试方法。
3.通过实验数据分析，理解应变、应力和弹性模量的关系。
二、实验原理金属箔式应变片是一种用于测量物体应变的传感器，其工作原理基于电阻的应变效应。
当金属导体受到拉伸或压缩时，其电阻值会发生变化。
这种现象称为“应变效应”。
利用这一原理，可以将应变片粘贴在待测物体上，通过测量电阻值的变化来推算物体的应变。
三、实验步骤1.准备材料：金属箔式应变片、放大镜、砂纸、酒精、丙酮、吹风机、应变计、电阻表、加载装置（如砝码或液压缸）。
2.选定待测物体并清理表面。
对待测物体表面进行打磨、清洁和干燥处理，确保表面无油污和杂质。
3.粘贴应变片：将金属箔式应变片粘贴在待测物体表面，确保应变片与物体表面完全贴合，无气泡和褶皱。
使用放大镜观察应变片的位置和贴合程度。
4.连接电阻表：将应变片的引脚连接到电阻表上，确保连接稳定可靠。
5.加载待测物体：采用适当的加载装置对待测物体进行加载，使物体产生应变。
记录加载过程中电阻表读数的变化。
6.数据记录：在加载过程中，每隔一定时间记录一次电阻表读数，并观察应变片应变的规律。
当应变达到最大值时，停止加载并记录最终的电阻值。
7.数据处理和分析：根据记录的电阻值和已知的应变系数，计算出物体的应变值。
分析应变、应力和弹性模量之间的关系。
四、实验结果与分析1.应变测量结果：通过电阻表测量得到应变片的电阻值变化量，根据应变系数计算得到物体的应变值。
2.应力和弹性模量之间的关系：根据弹性力学的基本原理，应力和弹性模量之间存在一定的关系。
本实验中，通过测量物体的应变和应力，可以进一步计算出物体的弹性模量。
3.应变片灵敏度的分析：通过比较不同应变片在同一物体上的测量结果，可以分析应变片的灵敏度和精度。
五、实验总结通过本次实验，我们学习和了解了金属箔式应变片的基本原理和应用，掌握了应变片的粘贴和测试方法，并通过实验数据分析，理解了应变、应力和弹性模量的关系。
金属箔式应变片实验总结
金属箔式应变片实验总结
金属箔式应变片是一种常用的测量材料应变的工具，它由金属箔制成，通过测量金属箔的伸缩变形来间接测量材料的应变。
在实验中，我们将金属箔贴附在被测材料表面，当被测材料发生应变时，金属箔也会相应产生伸缩变形。
通过测量金属箔的变形量，我们可以推算出被测材料的应变量。
在实验过程中，我们需要注意以下几点：
1. 选择合适的金属箔：金属箔的材料要与被测材料具有相似的热膨胀系数，以确保金属箔能够准确地跟随被测材料的变形。
此外，金属箔的尺寸和厚度也要根据实际测量需求来选择。
2. 确保金属箔的安装牢固：金属箔与被测材料表面的贴合度要保持良好，以避免发生滑动或脱落而导致测量不准确。
3. 测量金属箔的变形量：我们可以使用光学测量方法（如光栅测量仪）或电阻应变计等设备来测量金属箔的伸缩变形。
在进行测量时，要确保测量设备的精度和灵敏度足够高，以获取准确的变形值。
4. 数据处理和分析：在进行数据处理时，我们需要将金属箔的变形量转换成对应的应变值。
根据金属箔的形状和尺寸，可以
采用不同的数学模型来进行计算。
金属箔式应变片实验是一种常用的测量材料应变的方法。
在实验中，我们需要注意选择合适的金属箔、确保安装牢固、准确测量金属箔的变形量，并进行数据处理和分析。
通过这些步骤，我们可以得到被测材料的应变值，为进一步研究材料的性能提供参考。
实验一金属箔式应变片
实验一金属箔式应变片一、实验目的：1.了解应变的基本概念和物理意义；2.掌握应变片的安装方法和使用原理；3.了解测试数据的处理方法。
二、实验原理应变是物体在外力作用下产生的形变量与物体原来长度或形状的比值。
在力学中，应变定义为一个物体相对于初始状态的形变量与初始状态的形状或尺寸的比值。
表示应变的符号为ε。
应变与应力是材料力学中的两个重要参数。
应力是指材料在受外力作用下，单位面积内所受的力，表示材料的强度；而应变则是指材料在承受力的作用下所发生的变形。
应变片又称应变计，是一种能够测量物体表面应变量的精密传感器。
在应变片上会产生一定的电势差，这个电势差与应变有直接的关系。
应变片是一种基于皮尔森效应的电性传感器，其基本原理是：挽联金属箔条被粘贴（或沉积）在被测介质物体表面上，外接电路中流过的电流及周期特征决定着挽联箔片上测量出的电势差，由这个电势差可以反推出应变值。
三、实验材料和装置材料：金属箔式应变片、模拟应变片、贴纸。
装置：计算机、应变数据采集卡、信号调理器、电源、电压表、安装工具等。
四、实验步骤1.测量项选择打开计算机，在数据采集卡软件界面上选择“应变片”项，并进入“加工”功能界面。
2.应变片安装用贴纸将金属箔式应变片贴在一块平整的金属表面上，注意箔片两端的导线应向空间内侧引出，以避免外界剪切力影响测量结果。
保护箔片贴在表面时，必须防止其脱落和移位，必要时可利用胶水将其牢固地固定在表面上。
3.参数配置在软件界面的“参数配置”中，设置好所测对象的参数，包括应变片的灵敏度、桥路电阻、补偿电阻、预加重系数，以便进行数据采集和信号处理。
4.调零和推力校准在应变片和设备的接线均正确的前提下，点选“联校”功能，进行调零和推力校准。
通过增大或减小推力，使“预测值”尽量接近真实值，以达到最佳测量效果。
5.检验测量结果打开软件界面的“数据列表”、“数据曲线”等功能，以检验实验结果，并进行数据筛选和分析处理。
五、实验注意事项1.应变片在安装时，应尽量避免受到外力的干扰和损坏，以保证测量准确度；2.应变数据采集和信号处理，要同时进行调零和推力校准，这是保证实验结果准确的一项重要措施；3.在实验中要仔细检查设备的接线和软件的参数设置，以保证工作和结果的可靠性；4.实验结束后，应及时完成数据分析和处理，并注意保存测量结果。
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表1-1电桥输出电压与所加负载重量值 重 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 量 (g)
电压 19.6 39.0 58.9 78.8 98.6 118.3 137.8 157.2 176.7 196.5 (mV)
重 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 量 (g)
实验一 金属箔式应变片实验
1、 实验目的
了解金属箔式应变片的应பைடு நூலகம்效应，掌握直流全桥电桥的工作原理及
工作性能，理解电阻式传感器的工作原理与工作特性，加深实际测量系
统设计中桥式电路应用的认识。
二、实验仪器
应变式传感器实验单元、砝码、直流电压表、±15V电源、±4V电 源，传感器调理电路挂件。
三、实验原理
四、实验内容与步骤
1．应变片的安装位置如图1-1所示，应变式传感器已装在传感器实 验箱（一）上，传感器中各应变片已接入模板的左上方的R1、R2、R3、 R4，可用万用表测量R1=R2=R3=R4=350Ω。
图1-1 应变式传感器安装示意图
图1-2 应变式传感器全桥实验接线图 2．把直流稳压电源接入“传感器调理电路”实验挂箱，检查无误 后，开启实验台面板上的直流稳压电源开关，调节Rw3使之大致位于中 间位置（Rw3为10圈电位器），再进行差动放大器调零，方法为：将差 动放大器的正、负输入端与地短接，输出端Uo2接直流电压表，调节实 验模板上调零电位器Rw4，使直流电压表显示为零，关闭直流稳压电源 开关。（注意：当Rw4的位置一旦确定，就不能改变。）
金属的电阻表达式为： （1） 当金属电阻丝受到轴向拉力F作用时，将伸长，横截面积相应减 小，电阻率因晶格变化等因素的影响而改变，故引起电阻值变化。对式 （1）全微分，并用相对变化量来表示，则有： （2） 若径向应变为，电阻丝的纵向伸长和横向收缩的关系用泊松比表示为， 因为=2（），则（2）式可以写成： （3） 式（3）为“应变效应”的表达式。称金属电阻的灵敏系数，从式 （3）可见，受两个因素影响，一个是（1+），它是材料的几何尺寸变 化引起的，另一个是，是材料的电阻率随应变引起的。对于金属材料而 言，以前者为主，则，对半导体，值主要是由电阻率相对变化所决定。 实验也表明，在金属丝拉伸比例极限内，电阻相对变化与轴向应变成比 例。通常金属丝的灵敏系数=2左右。 用应变片测量受力时，将应变片粘贴于被测对象表面上。在外力作 用下，被测对象表面产生微小机械变形时，应变片敏感栅也随同变形， 其电阻值发生相应变化。通过转换电路转换为相应的电压或电流的变 化，根据（3）式，可以得到被测对象的应变值，而根据应力应变关 系： （4） 可以测得应力值σ。通过弹性敏感元件，将位移、力、力矩、加速度、 压力等物理量转换为应变，因此可以用应变片测量上述各量，从而做成 各种应变式传感器。
3．按图1-2接线，将受力相反(一片受拉，一片受压)的两只应变片 接入电桥的邻边，接入电桥调零电位器Rw1，直流电源±4V(从主控台接 入)，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，调节Rw1，使电压表显示为零。
4．在应变传感器托盘上放置一只砝码，调节Rw3，改变差动放大 器的增益，使数显电压表显示0.020V 左右，读取数显表数值，保持Rw3 不变，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，填入表1-1，关闭电源。
电压 19.5 39.2 59.1 78.8 98.2 117.8 137.2 156.8 176.2 195.8 (mV)
重 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 量 (g)
电压 19.4 38.8 59.0 78.7 97.8 117.6 137.0 156.6 176.4 196.0 (mV) 对表哥数据进行处理后，做出拟合直线图如下：
6、 实验心得
通过本实验的学习，使书本上学到的理论知识结合到实际，加 深了我对金属箔式应变片应变效应的理解，也让我掌握了直流全桥 电桥的工作原理。
实验中我们两个人既有分工，又有合作。如一个人操作，一个 人记录数据，而到了第二组数据时，则交换任务，这样能让我们都 各自亲身体验一下实验中不同的操作步骤。
实验中的难点在于调零操作上，当微微的调动旋钮时，电压值 变动的范围很大，而每做完一组数据之后则要重新调零。调零精度 问题无可避免的给实验带来误差。
系统灵敏度非线性误差 电压（mV） 重量（g） δf1=Δm/yFS ×100％=3.7455/200×100％=1.87% 实验数据表明，在金属丝拉伸比例极限内，电阻相对变化与轴向应变成 比例。实验中由于存在零点漂移现象、全桥电桥平衡问题以及应变片贴 合时存在的接触问题与砝码质量偏差，无法避免实验误差的产生。通过 各种方法减系统误差，我们可以认为砝码质量与显示的电压值成正比例 关系。利用应变片这一特性，我们可以制造出电子秤。通过应变片传感 器，将被称物体的重量模拟量转换为数字信号，从而读出数据。