应变片与直流电桥实验数据与数据处理
金属箔式应变片性能实验报告
1 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。
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。
金属箔式应变片实验
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。
金属箔式应变片与电桥测量电路
金属箔式应变片与电桥测量电路实验一金属箔式应变片与电桥测量电路本实验包含两个部分:(1) 单臂电桥说明金属箔式应变片及单臂直流电桥的原理和工作情况，(2) 单臂、半桥、全桥特性比较。
实验1.1 单臂电桥一、实验原理:况。
本实验说明金属箔式应变片及单臂直流电桥的原理和工作情应用应变片测试时，应变片牢固地粘贴在被测件表面上。
当被测件受力变形时，应变片的敏感栅随同变形，电阻值也发生相应的变化。
通过测量电路，将其转换为电压或电流信号输出。
电桥电路是非电量电测最常用的一种方法。
当电桥平衡时，即 R1=R2 、R3=R4 ，电桥输出为零。
在桥臂 R1 、 R2 、 R3 、 R4 中，电阻的相对变化分别为? R1/R1 、? R/R 、? R2 , R2 、? R/3R3 、? R4/R4 。
桥路的输出与当使用一个应变片时，当使用二片应变片时，如二片应变片工作，差动状态。
则有用四片应变片组成二个差动对工作，R1=R1=R3,R4=R ，于是，所以，由此可知，单臂，半桥，全桥电路的灵敏度依次增大。
二、实验所需部件直流稳压电源、电桥、差动放大器、测微头，电压表(毫伏表)三、实验步骤1. 按图 1 所示将全部部件连接其中差动放大器和毫伏表使用前都要调零，(电压表可不必调零)。
毫伏表放在500mV 一挡比较合适，图1 电桥电路连接2. 将差动放大器调零方法是用导线正负输入端连接起来，然后将输出端接到毫伏表的输人端，调整差动胶大器的增益旋钮，使增益尽可能大，同时调整差动放大器上的调零按钮，使毫伏表指示到零，调好后旋钮就不可再动。
3. 确认接线无误时开启电源4. 在测微头离开悬臂梁，悬臂梁处于水平状态的情况下，通过调整电桥平衡电位器，系统愉出为零。
5. 装上侧微头，调整到系统输出为零，此时测微头读数为梁处于水平位置( 自由状态)，然后向上旋动测微头，从此位置开始，记下梁的位移与电压表指示值，继续往下悬臂梁，一直到水平下 7 一 8mm为止，并记下对应位置的电压表的值。
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。
应变片实验报告
传感器实验----金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥比较【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、全桥的性能及相互之间关系。
【所需单元及部件】直流稳压电源、电桥、差动放大器、双孔悬臂梁称重传感器、砝码、一片应变片、电压/频率表、电源, 重物加在短小的圆盘上。
【旋钮初始位置】直流稳压电源打到±2V 挡，电压/频率表打到2V 挡，差动放大增益最大。
【应变片的工作原理】当金属丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值将发生变化，这种现象称为金属的电阻应变效应。
设有一根长度为L 、截面积为S 、电阻率为ρ的金属丝，在未受力时，原始电阻为（1-1）当金属电阻丝受到轴向拉力F 作用时，将伸长ΔL ，横截面积相应减小ΔS ，电阻率因晶格变化等因素的影响而改变Δρ，故引起电阻值变化ΔR 。
对式（1－1）全微分，并用相对变化量来表示，则有:ρρ∆+∆-∆=∆S S L L R R （1-2） 【测量电路】应变片测量应变是通过敏感栅的电阻相对变化而得到的。
通常金属电阻应变片灵敏度系数K 很小，机械应变一般在10×10-6～3000×10-6之间，可见，电阻相对变化是很小的。
例如，某传感器弹性元件在额定载荷下产生应变101000⨯=ε-6，应变片的电阻值为Ω120，灵敏度系数K=2,则电阻的相对变化量为⨯⨯==∆10002εK RR10-6=0.002，电阻变化率只有0.2%。
这样小的电阻变化，用一般测量电阻的仪表很难直接测出来，必须用专门的电路来测量这种微弱的电阻变化。
最常用的电路为电桥电路。
（a ）单臂 （b ）半桥 （c ）全桥图1-1 应变电桥直流电桥的电压输出当电桥输出端接有放大器时，由于放大器的输入阻抗很高，所以，可以认为电桥的负载电阻为无穷大，这时电桥以电压的形式输出。
输出电压即为电桥输出端的开路电压，其表达式为U R R R R R R R R U ))((432142310++-=（1-3）设电桥为单臂工作状态，即1R 为应变片，其余桥臂均为固定电阻。
应变电桥特性应用实验报告
竭诚为您提供优质文档/双击可除应变电桥特性应用实验报告篇一：直流电桥实验报告清华大学实验报告系别：机械工程系班号：72班姓名：车德梦（同组姓名：）作实验日期20XX年11月5日教师评定：实验3.3直流电桥测电阻一、实验目的（1）了解单电桥测电阻的原理，初步掌握直流单电桥的使用方法；（2）单电桥测量铜丝的电阻温度系数，学习用作图法和直线拟合法处理数据；（3）了解双电桥测量低电阻的原理，初步掌握双电桥的使用方法。
（4）数字温度计的组装方法及其原理。
二、实验原理1.惠斯通电桥测电阻惠斯通电桥（单电桥）是最常用的直流电桥，如图是它的电路原理图。
图中R1、R2和R是已知阻值的标准电阻，它们和被测电阻Rx连成一个四边形，每一条边称作电桥的一个臂。
对角A和c之间接电源e；对角b和D之间接有检流计g，它像桥一样。
若调节R使检流计中电流为零，桥两端的b点和D点点位相等，电桥达到平衡，这时可得I1R?I2Rx，两式相除可得I1R1?I2R2Rx?R2RR1只要检流计足够灵敏，等式就能相当好地成立，被测电阻值Rx可以仅从三个标准电阻的值来求得，而与电源电压无关。
这一过程相当于把Rx 和标准电阻相比较，因而测量的准确度较高。
单电桥的实际线路如图所示：将R2和R1做成比值为c的比率臂，则被测电阻为Rx?cR其中c?R2R1，共分7个档，0.001～1000，R为测量臂，由4个十进位的电阻盘组成。
图中电阻单位为?。
2.铜丝电阻温度系数任何物体的电阻都与温度有关，多数金属的电阻随文的升高而增大，有如下关系式：Rt?R0(1??Rt)式中Rt、R0分别是t、0℃时金属丝的电阻值；?R是电阻温度系数，单位是（℃）。
严格-1地说，?R一般与温度有关，但对本实验所用的纯铜丝材料来说，在-50℃～100℃的范围内?R的变化很小，可当作常数，即Rt与t呈线性关系。
于是?R?Rt?R0R0t利用金属电阻随温度变化的性质，可制成电阻温度计来测温。
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本文部分内容来自网络整理，本司不为其真实性负责，如有异议或侵权请及时联系，本司将立即删除！== 本文为word格式，下载后可方便编辑和修改！ ==应变测量实验报告篇一：应变测量实验报告一、实验目的1、学习应变片粘贴、使用的基本方法2、学习电桥的联线方法及电桥的测量原理和特点3、学习使用WS-3811应变仪测量应变的基本方法二、实验原理利用惠斯登电桥原理进行测量三、实验仪器微型计算机、WS-3811数字式应变仪、桥盒、应变片及其附件四、实验内容1. 选择与桥盒内置电阻相匹配的应变片；2. 用砂纸打磨钢片表面测点，使测点表面平整、光洁，并做清洁处理；3. 用胶水把应变片和转接片贴到测点上，尽量使应变片与被测物紧密贴合，如图1所示；4. 放置几分钟，使它自然干燥；5. 如图2把导线接到桥盒插头上；6. 打开应变数据采集程序，进行测试和设置：应变量程设置为±40000με，滤波频率设置为20Hz，界面如图3；7. 校准仪器，选择“自动校准” ，设置界面如图4所示；8. 动态应变数据采集。
把桥盒连接到试验仪上，试验仪已与电脑连接。
把被测金属长片的一端用手按在桌沿，使它伸出桌面。
设置好参数，点击“开始示波”，此时波形为一条直线，说明连接正常，再用手拨动金属长片伸出桌面的那一端使它振动，这时波形如图5，操作界面如图5所示；9. 截图，保存数据。
实验完成。
五、实验结果实验结果如图5所示六、思考题1.半桥接法应用于两个应变片，1/4桥接法应用于一个应变片，前者的桥盒上多接了一根两个应变片的共用线，少了一个短接插片。
2.清零操作是为了使开始的电压偏移量变为零，而校准的目的是使测试值更加精确，减少仪器的误差。
篇二：实验报告 -电阻应变片实验报告姓名：张少典同组姓名：张庆庆班级：F0703028 实验日期：201X/04/14学号：5070309061 实验成绩：指导老师：批阅日期：---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------电阻应变片传感器灵敏度的测量【实验目的】1、了解电阻应变片传感器的转换原理；2、掌握电阻应变片直流电桥的工作原理和特性；3、利用电阻应变片直流电桥测量传感器的电压输出灵敏度。
实验一金属箔式应变片性能—单臂电桥备课讲稿
实验一金属箔式应变片性能一单臂电桥实验一金属箔式应变片性能一一单臂电桥一、实验目的：1、了解金属箔式应变片，单臂电桥的工作原理和工作情况。
2、掌握传感器的静态标定过程。
3、分析传感器的静态性能指标。
二、基本原理：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Ri、艮、R3、R4中，电阻的相对变化率分别为△ R/ R i、△ R2 R 2、△ R3 R 3、△ R4 R 4，当使用一个应变片时，刀R —;当两个应变片组成差动状态工作，则有刀R 2迟；用四个应变片R R组成两个差对工作，且R=R=R=R=R,刀R 雪。
由此可知，单臂、半桥、全桥电路的灵敏度依次增大。
三、需用器件与单元：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、电压/频率表、主、副电源。
四、旋钮初始位置：直流稳压电源打到土2V档，电压/频率表（即电压/频率表）打到2V档，差动放大增益最大。
当应变梁收到拉力时，各应变片电阻值变化五、实验步骤:1、了解所需单元、部件在实验仪上的位置，观察梁上的应变片，应变片为棕色衬底箔式结构小方薄片。
上下两片梁的外表面各贴两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，连接图如图1。
将差动放大器的输出端与电压/频率表的输入插口V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，使电压/频率表显示为零，关闭主、副电源。
差动放大器图23、根据图4接线（图3为原理图）。
实验报告-电阻应变片
实验报告姓名：张少典班级：F0703028 学号：5070309061 实验成绩：同组姓名：张庆庆实验日期：2008/04/14 指导老师：批阅日期：--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 电阻应变片传感器灵敏度的测量【实验目的】1、了解电阻应变片传感器的转换原理；2、掌握电阻应变片直流电桥的工作原理和特性；3、利用电阻应变片直流电桥测量传感器的电压输出灵敏度。
【实验原理】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（如悬臂梁等）使之产生变形。
这时，粘贴在其上的电阻应变敏感元件将力学量引起的变形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。
单臂电桥：双臂电桥：全桥：电桥的灵敏度：S U=n U0 4其中n=(∆R1R1−∆R2R2+∆R3R3−∆R4R4)/(∆RR)实验电路图：【实验数据记录、结果计算】 数据记录单臂电桥双臂电桥数据处理单臂电桥正方向：S1(+)=B*1000=135.03 V/mm负方向：S1(-)=B*1000=113.09 V/mm正方向：S2(+)=B*1000=264.73 V/mmS2(-)=B*1000=267.27 V/mm全桥正方向：S3(+)=B*1000=518.06 V/mm负方向：S3(-)=B*1000=518.06 V/mm结果分析S 1=S 1(+)+S 1(−)2=124.06 V/mm S 2=S 2(+)+S 2(−)2=266.00 V/mm S 3=S 3(+)+S 3(−)2=518.06 V/mm该实验的主要误差来源于螺旋测微仪空旋造成的误差，以及实验过程中电路的不稳定造成。