应变片实验
应变片单臂、半桥、全桥性能实验
表3 全桥性能实验数据பைடு நூலகம்
重量(g) 电压(mV)
0 0
7、根据表3实验数据作出实验曲线， 计算灵敏度S＝ΔV/ΔW，非线性误差δ。
五、思考题
• 1、半桥测量时两片不同受力状态的电阻应变片接 入电桥时，应放在：（1）对边（2）邻边。 • 2、应变片全桥性能实验测量中，当两组对边（ R1、R3为对边）电阻值R相同时，即R1＝R3， R2＝R4，而R1≠R2时，是否可以组成全桥：（1 ）可以（2）不可以。为什么？ • 3、根据实验单臂、半桥和全桥输出时的灵敏度和 非线性度，从理论上进行分析比较。经实验验证 阐述理由（注意：单臂、半桥和全桥中的放大器 增益必须相同）。
• 不同应力方向的两片应变片接入电桥作为邻边，输出灵敏 度提高，非线性得到改善。 • 其桥路输出电压Uo≈(1／2)(△R／R)E＝(1／2)KεE 。
8、应变片全桥特性实验原理图
• 应变片全桥测量电路中，将应力方向相同的两应变片接入 电桥对边，相反的应变片接入电桥邻边。当应变片初始阻 值：R1＝R2＝R3＝R4，其变化值ΔR1＝ΔR2＝ΔR3＝ ΔR4时，其桥路输出电压Uo≈(△R／R)E＝KεE。其输出灵 敏度比半桥又提高了一倍，非线性得到改善。
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：εr= - μεL 代入上式
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。
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
• 金属箔式应变片是在用苯酚、环氧树脂等绝缘材料的基 板上，粘贴直径为0.025mm左右的金属丝或金属箔制成
应变片实验报告
应变片实验报告
实验名称：应变片实验
实验目的：通过应变片实验，研究材料在受力过程中的应变情况。
实验原理：
应变片是一种用于测量物体受力时产生的应变的传感器。
其原理基于电阻应变效应，即应变片在受力作用下会发生微小形变，从而改变其电阻值。
通过测量电阻值的变化，可以获知材料的应变情况。
实验仪器和材料：
1. 应变片
2. 电流源
3. 万用表
实验步骤：
1. 将应变片粘贴在需要测量应变的材料表面。
2. 将电流源与应变片相连，调整电流源的输出电流。
3. 使用万用表测量应变片上的电阻值。
4. 在材料上施加不同的受力，记录电阻值随受力变化的情况。
5. 根据电阻值的变化计算应变大小。
实验结果：
根据实验数据记录的电阻值随受力变化的情况，可以得到应变片的应变曲线。
根据应变曲线可以分析材料在受力过程中的应
变行为，如线性弹性应变、屈服应变等。
根据测得的电阻值变化，还可以计算出材料的应变量。
实验结论：
通过应变片实验，可以获知材料在受力过程中的应变情况，并分析材料的力学性能。
应变片作为一种常用的力学测试传感器，具有灵敏度高、测量精度高等优点，在工程领域有着广泛的应用。
应变片性能实验
实验一 应变传感器的性能研究一、实验类型：验证性实验。
二、实验目的1. 观察了解箔式应变片的结构及粘贴方式；2. 测试应变梁变形的应变输出；3. 验证单臂、半桥、全桥测量电桥的输出关系，比较不同桥路的功能。
三、实验内容1. 设计并实现应变传感器的测试桥路；2. 测量单臂、半桥、全桥测量电桥的输出，记录数据、绘制关系曲线，并分析。
四、实验原理1. 本实验说明箔式应变片及单臂直流电桥的原理和工作情况。
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，其电阻值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，∑∆=RRR ；当二个应变片组成差动状态工作，则有2RR R∆=∑；用四个应变片组成二个差动对工作，且R1= R2 = R3 = R4 = R ，4RR R∆=∑。
由此可知，单臂，半桥，全桥电路的灵敏度依次增大。
2. 已知单臂、半桥和全桥的R ∑分别为ΔR/R 、2ΔR/R 、4ΔR/ R 。
根据戴维南定理可以得出测试电桥的输出电压近似等于1/4E R ⋅⋅∑，电桥灵敏度//Ku V R R =∆，于是对应于单臂、半桥和全桥的电压灵敏度分别为1/4E 、1/2E 和E 。
由此可知，当E 和电阻相对变化一定时，电桥及电压灵敏度与各桥臂阻值的大小无关。
五、实验要求1. 熟悉CSY 系统传感器实验系统；2. 能自行设计实现应变式传感器的测量桥路；3. 掌握应变式传感器的各种测量电路的性能。
六、实验仪器设备主机箱中的±2V~±10V(步进可调)直流稳压电源、±15V 直流稳压电源、电压表；应变式传感器实验模板、托盘、砝码。
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2：应变片全桥性能实验
实验2 应变片全桥性能实验一、实验目的：了解应变片全桥工作特点及性能。
二、基本原理：1. 应变片的基本原理：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。
2. 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：2ρρπ==g L L R A r ..................(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：2ρρ=-+dR dL dr d R L r ..................(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 。
由材料力学知识可得：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：()12ρμερ=++dR d R ..............(1-4)，该式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。
3. 半导体的应变灵敏度：主要取决于其压阻效应；dR/R<≈dρ⁄ρ。
实验一_应变片单臂特性实验
实验一应变片单臂特性实验一、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变形转换成电阻的变化，再通过测量电路进一步将电阻的改变转换成电压或电流信号输出。
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。
金属导体的电阻应变灵敏度一般在2左右。
(2)、半导体的应变灵敏度：主要取决于其压阻效应；dR/R<≈dρ⁄ρ。
应变片黏贴实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 理解应变片的工作原理和测量应变的机制。
2. 掌握应变片粘贴的基本步骤和注意事项。
3. 通过实验验证应变片粘贴的准确性和可靠性。
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。
其基本原理是基于电阻应变效应，即当金属导体或半导体材料在外力作用下产生应变时，其电阻值也会发生相应的变化。
应变片通常由金属丝或金属箔制成，通过粘贴在需要测量的结构上，当结构受到外力作用时，应变片随之产生形变，从而改变其电阻值，通过测量电路将电阻变化转换为电压或电流信号，从而实现对应变的测量。
三、实验仪器1. 应变片（金属箔式）2. 粘贴剂3. 打磨机4. 砂纸5. 酒精棉6. 粘贴工具7. 测量电路8. 数字多用表（DMM）四、实验内容1. 应变片准备- 检查应变片的外观，确保无划痕、裂纹等缺陷。
- 使用数字多用表测量应变片的电阻值，确保其阻值符合实验要求。
2. 构件表面处理- 选择合适的构件作为实验对象，确保其表面平整、光滑。
- 使用打磨机对构件表面进行打磨，去除油漆、氧化层和污垢。
- 使用砂纸对打磨后的表面进行精细打磨，确保表面光滑。
3. 应变片粘贴- 将应变片放置在处理好的构件表面上，确保其位置准确。
- 使用酒精棉清洁应变片和构件表面的粘贴区域。
- 在应变片背面滴上适量的粘贴剂，确保粘贴剂均匀分布。
- 将应变片粘贴在构件表面上，确保其与构件紧密贴合。
- 使用粘贴工具对粘贴好的应变片进行按压，确保其牢固粘贴。
4. 测量电路搭建- 按照实验要求搭建测量电路，包括应变片、电阻、电源、放大器等。
- 将应变片接入测量电路，确保连接正确。
5. 实验测试- 对构件施加不同大小的力，观察应变片的电阻值变化。
- 使用数字多用表测量应变片的电阻值，记录实验数据。
- 分析实验数据，验证应变片粘贴的准确性和可靠性。
五、实验结果与分析1. 实验结果- 通过实验，观察到应变片的电阻值随着构件受力的增加而增大，符合电阻应变效应的原理。
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。
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实验一应变片实验
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：
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”。
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）
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、测量电路
为了将电阻应变式传感器的电阻变化转换成电压或电流信号，在应用中一般采用电桥电路作为其测量电路。
电桥电路具有结构简单、灵敏度高、测量范围宽、线性度好且易实现温度补偿等优点。
基本电路如图1—2（a）、（b）、（c）所示。
（a）单臂（b）半桥（c）全桥
图1—2 应变片测量电路
（a）、单臂
Uo＝U①－U③
＝〔(R4＋△R4)／(R4＋△R4＋R3)－R1／(R1＋R2)〕E
＝｛〔（R1＋R2）（R4＋△R4）－R1（R3＋R4＋△R4）〕／〔（R3＋R4＋△R4）（R1＋R2）〕｝E 设R1＝R2＝R3＝R4，且△R4／R4＝ΔR／R＜＜1，ΔR／R＝Kε。
则Uo≈(1／4)(△R4／R4)E＝(1／4)(△R／R)E＝(1／4)Kε E
(b)、双臂(半桥)
同理:Uo≈(1／2)(△R／R)E＝(1／2)Kε E
(C)、全桥
同理:Uo≈(△R／R)E＝Kε E
6、箔式应变片单臂电桥实验原理图
图1—3 应变片单臂电桥实验原理图
图中R1、R2、R3为350Ω固定电阻，R4为应变片； W1和r组成电桥调平衡网络，供桥电源直流±4V。
桥路输出电压Uo≈(1／4)(△R4／R4)E＝(1／4)(△R／R)E＝(1／4)Kε E 。
三、需用器件与单元：机头中的应变梁的应变片、测微头；显示面板中的F/V表(或电压表)、±2V～±10V步进可调直流稳压电源；调理电路面板中传感器输出单元中的箔式应变
1位数显万用表（自备）。
片、调理电路单元中的电桥、差动放大器；4
2
四、需用器件与单元介绍：
1、图1—4调理电路面板中的电桥单元。
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，
无其它实际意义)。
⑵R1=R2=R3=350Ω是固定电阻，为组成单臂应变和半桥应变
而配备的其它桥臂电阻。
⑶W1电位器、r电阻为电桥直流调节平衡网络，W2电位器、
C电容为电桥交流调节平衡网络。
图1—4电桥面板图
2、图1—5为差动放大器原理图与调理电路中的差动放大器单元面板图。
图1—5 差动放大器原理与面板图
图中：左图是原理图，A是差动输入的放大器；右图为面板图。
五、实验步骤：
1位数显万用表2kΩ电阻档测量所有
1、在应变梁自然状态（不受力）的情况下，用4
2
应变片阻值；在应变梁受力状态（用手压、提梁的自由端）的情况下，测应变片阻值，观察一下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)。
如下图1—7所示。
图1—7观察应变片阻值变化情况示意图
2、差动放大器调零点：按下图1—8示意接线。
将F／V表(或电压表)的量程切换开关切换到2V档，合上主、副电源开关，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一点点(放大器的增益为最大，回转一点点的目的：电位器触点在根部估计会接触不良)，调节差动放大器的调零电位器，使电压表显示电压为零。
差动放大器的零点调节完成，关闭主电源。
图1—8 差放调零接线图
3、应变片单臂电桥特性实验：
图1—9 应变片单臂电桥特性实验原理图与接线示意图
⑵检查接线无误后合上主电源开关，当机头上应变梁自由端的测微头离开自由端（梁处于自然状态，图1—7机头所示）时调节电桥的直流调节平衡网络W1电位器，使电压表显示为0或接近0。
⑶在测微头吸合梁的自由端前调节测微头的微分筒，使测微头的读数为10mm左右（测微头微分筒的0刻度线与测微头轴套的10mm刻度线对准）；再松开测微头支架轴套的紧固螺钉，调节测微头支架高度使梁吸合后进一步调节支架高度，同时观察电压表显示绝对值尽量为最小时固定测微头支架高度（拧紧紧固螺钉，图1—9机头所示）。
仔细微调测微头的微分筒使电压表显示值为0（梁不受力处于自然状态），这时的测微头刻度线位置作为梁位移的相对0位位移点。
首先确定某个方向位移，以后每调节测微头的微分筒一周产生0.5mm位移，根据表1位移数据依次增加0.5mm并读取相应的电压值填入表1中；然后反方向调节测微头的微分筒使电压表显示0V（这时测微头微分筒的刻度线不在原来的0位位移点位置上，是由于测微头存在机械回程差，以电压表的0V为标准作为0位位移点并取固定的相对位移ΔX 消除了机械回程差），再根据表1位移数据依次反方向增加0.5mm并读取相应的电压值填入表1中。
⑷根据表1数据画出实验曲线并计算灵敏度S＝ΔV/ΔX（ΔV输出电压变化量，ΔX位移变化量）和非线性误差δ(用最小二乘法)。
实验完毕，关闭电源。
4、应变片半桥电桥特性实验：
（1）检查接线无误后合上主电源开关，实验步骤同3.
图2—2 应变片半桥实验原理图与接线示意图表2 应变片半桥电桥特性实验数据：
5. 应变片全桥电桥特性实验
（1）检查接线无误后合上主电源开关，实验步骤同3.
图3—2 应变片全桥特性实验原理图与接线示意图表3应变片全桥电桥特性实验数据：。