双孔悬臂梁应变传感器--称重实验
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【实验目得】了解金属箔式应变片，单臂单桥得工作原理与工作情况。
验证单臂、半桥、全桥得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，重物加在短小得圆盘上。
【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.【应变片得工作原理】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,这种现象称为金属得电阻应变效应。
设有一根长度为Ｌ、截面积为S、电阻率为ρ得金属丝，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得影响而改变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:(1-2)【测量电路】应变片测量应变就是通过敏感栅得电阻相对变化而得到得。
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,电阻相对变化就是很小得。
例如,某传感器弹性元件在额定载荷下产生应变-6，应变片得电阻值为,灵敏度系数Ｋ=2,则电阻得相对变化量为1０—6=0、００２，电阻变化率只有0、２％。
这样小得电阻变化，用一般测量电阻得仪表很难直接测出来,必须用专门得电路来测量这种微弱得电阻变化。
最常用得电路为电桥电路。
（a)单臂(b)半桥(ｃ）全桥图1—1 应变电桥直流电桥得电压输出当电桥输出端接有放大器时,由于放大器得输入阻抗很高,所以,可以认为电桥得负载电阻为无穷大，这时电桥以电压得形式输出。
输出电压即为电桥输出端得开路电压,其表达式为(1-3)设电桥为单臂工作状态，即为应变片,其余桥臂均为固定电阻。
当感受应变产生电阻增量时,由初始平衡条件得,代入式(1—3)，则电桥由于产生不平衡引起得输出电压为（1－４）对于输出对称电桥，此时,Ｒ´，当臂得电阻产生变化，根据式（1-4)可得到输出电压为(1—5)对于电源电桥，，´,当R1臂产生电阻增量时，由式(１-４）得(１-６)对于等臂电桥，当得电阻增量时,由式(1—10)可得输出电压为(１—7)由上面三种结果可以瞧出，当桥臂应变片得电阻发生变化时,电桥得输出电压也随着变化。
悬臂梁电阻应变综合测量实验总结与体会
悬臂梁电阻应变综合测量实验总结与体会一、实验目的二、实验原理三、实验步骤四、实验结果与分析五、误差分析六、实验体会一、实验目的本次悬臂梁电阻应变综合测量实验的主要目的是通过对悬臂梁在受力情况下电阻值和应变值的测量，来掌握电阻应变片的基本原理和测量方法，并学习如何进行数据处理和误差分析，提高实验操作能力和数据处理能力。
二、实验原理1. 悬臂梁受力分析在本次实验中，我们使用了一根长度为L，截面积为A，杨氏模量为E 的金属杆作为悬臂梁。
当该杆受到外力F时，由于其自身刚度限制，会发生形变。
此时，在距离支点x处处取一个微小长度dx，在这个微小长度内，由于形变而产生的微小位移dy可以表示为：dy = (F * x / EI) * dx^2其中EI是弯曲刚度系数。
2. 应变计原理应变计是一种利用金属电阻率随应变而发生改变来进行应变测量的传感器。
在本次实验中，我们使用的是电阻应变片。
当应变计受到外力而发生形变时，其内部的电阻值也会随之发生变化。
根据欧姆定律，电阻值和电流、电压之间的关系为：R = V / I由此可以得到应变计输出的电压与其内部电阻值之间的关系：V = R * I在本次实验中，我们使用了一个称为“维氏桥”的电路来测量应变计输出的电压，并通过计算来得到应变值。
三、实验步骤1. 实验器材准备：悬臂梁、应变计、维氏桥等。
2. 实验前准备：将悬臂梁固定在实验台上，并将应变计粘贴在悬臂梁上。
3. 测量初始长度：使用游标卡尺等工具测量悬臂梁初始长度L0。
4. 测量外力：使用天平等工具测量施加在悬臂梁上的外力F。
5. 测量电阻值：通过连接维氏桥和应变计，测量应变计输出的电压，并根据维氏桥的原理得出应变计内部电阻值R。
6. 测量应变值：根据应变计输出的电压和内部电阻值，计算出应变值。
7. 测量位移：通过连接位移传感器等工具，测量悬臂梁在受力情况下的微小位移。
8. 数据处理：根据测量结果，计算出悬臂梁的弯曲刚度系数EI，并绘制出应变与位移、应变与电阻值之间的关系图。
实验四 悬臂梁动应变的测定
实验四悬臂梁动应变的测定
一：实验目的
熟悉DHDAS(5935N-1394)动态电阻应变仪，掌握悬臂梁动应变的测量方法
二：实验设备及仪表
（1）DHDAS(5935N-1394)动态电阻应变仪；
（2）扭转悬臂梁；
（3）待测电阻应变片。
三：实验方法
（1）在扭转悬臂梁上沿轴向准确贴好应变片。
（2）用半桥梁将应变片接入DH3817动态电阻应变仪
ε计（梁的材料（3）给梁逐级加砝码，使梁振动，由给梁所加重量换算出已知应变
弹性模量已知）；
ε仪记入表格。
（4）由应变仪测取每级荷载下的应变值
四：实验数据处理
h=7mm l=280mm b=28mm G=210GPa
五：结论
通过该实验掌握了DHDAS(5935N-1394)动态电阻应变仪的使用方法，熟悉了实验
过程，为下面实验的动态分析打下了良好的实验基础。
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。
用电阻应变片及双臂电桥悬臂梁的应变
用电阻应变片及双臂电桥悬臂梁的应变
《用电阻应变片及双臂电桥悬臂梁的应变》
一、背景介绍
应变片是一种用于测量变形的元件，它的基本原理是变形的物体会改变其材料的电阻，从而产生变化的电压。
针对复杂结构的变形测量，电阻应变片（RSP）及双臂电桥悬臂梁（DAL）作为测量变形的基本元件，具有很强的弹性和灵敏性，可以充分利用电阻的优点，在结构的动态变形测量中发挥出重要作用，为了研究该结构的应变测量，研究者选取了木材、钢材和铝材3种材料，分别结合电阻应变片及双臂电桥悬臂梁研究各种材料悬臂梁的应变测量。
二、实验研究
（1）实验器材、设备
实验器材主要包括电阻应变片（RSP）、双臂电桥悬臂梁（DAL）、电测量仪、电缆等。
（2）实验试材
实验材料主要是木材、钢材和铝材，木材应变片及悬臂梁采用绝缘纤维板制作，用来进行应变测量。
（3）实验方法
首先，研究者将电阻应变片和双臂电桥悬臂梁安装在木材、钢材和铝材上；其次，将电测量仪的输出线连接到悬臂梁两端，从而实现电路闭合；最后，当悬臂梁受到外部载荷时，通过电测量仪测量各材料悬臂梁的应变。
三、结果及分析
实验结果表明，木材、钢材和铝材悬臂梁的应变测量均得到了满意的结果。
其中，木材悬臂梁的应变测量结果为1.093 mm/m，钢材悬臂梁的应变测量结果为1.084 mm/m，铝材悬臂梁的应变测量结果为1.072 mm/m。
可见，用电阻应变片及双臂电桥悬臂梁实现的应变测量结果是可靠的。
四、结论
实验表明，用电阻应变片及双臂电桥悬臂梁实现的应变测量结果是可靠的，木材、钢材和铝材悬臂梁的应变测量结果均得到了满意的结果。
因此，该方法可以有效地用于测量复杂结构的变形。
应变式称重传感器的非线性校正
计 算 机 应 用 研 究 Application Research of Computers
Vol. 30 No. 1 Jan． 2013
应变式称重传感器的非线性校正
景
摘
*
婧
（ 东华大学 信息科学与技术学院，上海 201620 ） 要： 因受自身材质、 工艺的限制以及外界环境影响， 应变式称重传感器输入—输出特性存在非线性误差， 影
响系统测量精度， 需要对其进行非线性校正。采用曲线拟合法建立传感器逆模型， 并存储于单片机中用于非线 性校正， 结合外围硬件电路完成对被测数据的采集与实时处理。设计完成的测量系统具有一定的环境自适应性 和智能化特点。实验结果表明， 校正后系统的非线性和零点漂移得到明显改善， 同时软、 硬件相结合的设计方式 具有较高的应用价值。 关键词： 应变式称重传感器； 非线性校正； 曲线拟合； 系统实现 中图分类号： TP212． 1 文献标志码： A 文章编号： 1001-3695 （ 2013 ） 01-0189-03 doi： 10． 3969 / j． issn． 1001-3695． 2013． 01． 048
［1 ］
1
应变式称重传感器结构及误差分析
应变式称重传感器主要由双孔悬臂梁 、 应变片以及电桥电
路组成。悬臂梁作为弹性敏感元件是应变式称重传感器的核 心元件， 它将被测重量转换为弹性体应变值， 具有结构刚度高、 稳定性好等特点
［1 ， 8 ］
。 应变片基本原理是利用了金属的电阻
应变效应， 即金属导体在外力作用下发生机械形变时， 其电阻 值随着所受机械形变（ 伸长或缩短） 的变化而发生变化， 它作 为转换元件将弹性体的应变同步转换为电阻值的变化 。 当弹 性体受重量作用时， 应变片阻值发生变化， 经电桥作用后输出 电压信号。 传感器结构如图 1 所示。板状梁上开有两个孔， 在孔的上 R3 贴于梁上表面， 下对称贴有四个相同的应变片 。 其中： R1 、 R4 贴于梁下表面， 受拉伸力作用； R2 、 受压缩力作用。 如图 2 R1 、 R2 、 R3 和 R4 共同构成全桥电路， 所示， 电位器 W0 和 R0 为 电桥调节平衡。被测重量施加于悬臂梁自由端， 通过测量传感 器输出电压 U 的大小即可反映 W 的数值大小。
悬臂梁式测力称重传感器
悬臂梁式测⼒称重传感器产品名称：悬臂梁式测⼒称重传感器品牌：昆仑中⼤规格：量程，输出可选功能：汽车衡、轨道衡、地中衡、料⽃衡、配料秤等各种不同的测⼒称重场合型号：KZY-CZ-5尺⼨：根据实际需要确定材质：不锈钢颜⾊：不锈钢悬梁式测⼒/称重传感器产品说明⼯作原理悬臂梁称重传感器所采⽤的悬臂梁式弹性元件的特点是结构简单、加⼯⽐较容易，应变⽚粘贴⽅便，灵敏度较⾼，⽤于制作⼩量限测⼒传感器。
悬臂梁称重传感这种弹性元件有两种基本形式。
第⼀种是等截⾯悬臂梁。
悬臂梁称重传感器的弹性元件为⼀端固定的悬臂梁，⼒作⽤在⾃由端，在梁固定端附近上、下表⾯各粘贴两⽚应变⽚，此时尺1;若受拉则R2、R3受压，两者发⽣极性相反的等量应变，若把它们接成所⽰的全桥线路，则电桥的灵敏度为单臂⼯作时的四倍。
粘贴应变⽚处的应变，同样可以通过测量电桥的输出电压uo来确定被测量⼒F的⼤⼩。
第⼆种是等强度悬臂梁。
悬臂梁称重传感器距固定端x处上、下表⾯对称地粘贴四⽚电阻应变⽚，悬臂梁称重传感同样接成全桥差动电路。
贴应变⽚处梁的宽，此外，还有⼏种改进后的悬臂梁式弹性元件。
双孔梁，多⽤于⼩量程⼯业电⼦称和商业电⼦称;单孔梁⼒式弹性元件;S型弹性元件，适于较⼩载荷。
⽤途：汽车衡、轨道衡、地中衡、料⽃衡、配料秤等各种不同的测⼒称重场合。
特点：1.弹性体采⽤剪切（或弯曲）悬臂梁结构，⾼度低，结构强度⾼；2.抗疲劳，抗偏⼼能⼒强，测量精度⾼，性能稳定可靠；3.安装使⽤⽅便；4.承接⽅式：压式或拉式。
主要技术指标：量程0.5、1、5、10、20、30、50T灵敏度 2 ±0.1 mV/V综合精度（线性、±0.02%F·S滞后、重复性）蠕变±0.05 ％F·S /30min零点温度系数±0.02%F·S/10℃输出温度系数±0.02%F·S/10℃输⼊阻抗400±10Ω输出阻抗352±10Ω绝缘电阻≥5000 MΩ供桥电压建议10 V DC⼯作温度范围-20~+70℃允许过负荷150%F·S灵敏度 2 ±0.1 mV/V密封等级IP67材质合⾦钢技术问题请咨询************北京昆仑中⼤。
金属箔式应变片传感器特性及应用实验
金属箔式应变片传感器特性及应用实验1.掌握金属箔式应变片的工作原理；2.掌握金属箔式应变片调理电路的工作原理；3.掌握电桥电路的工作特性。
1.分析测试电阻应变式称重传感器的电阻变化特性；2.连接传感器物理信号到电信号的转换电路；3.软件记录测传感器特性采样点，并绘制曲线；4.分析总结传感器的静态特性。
1.开放式传感器电路实验主板；2.双孔悬臂梁式称重传感器模块；3.差分放大器模块；4.砝码一套；5.跳线若干；6.万用表；7.一字螺丝刀。
金属箔式应变片是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感电阻丝。
它能转换被测部位受力状态的变化。
将应变片粘贴于被测物体表面上。
在外力作用时，被测物体表面发生微小的机械形变，应变片敏感栅也随同变形，其电阻值会产生相应变化。
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。
电阻丝在外力作用下发生机械形变时，其电阻值会发生变化，这就是电阻应变效应。
描述电阻应变效应的关系式为：⁄K∙ε=ΔR R⁄为电阻丝电阻相对变化。
式中，ΔR RK为应变灵敏系数，通常金属丝的K为2左右。
ε为电阻丝长度相对变化：ε=ΔL L⁄电桥的作用是完成电阻到电压的比例变化。
电桥电路的输出电压反映了应变片的受力状态。
在全桥测量电路中，将受力性质相同的两片应变片接入电桥对边，不同的接入邻边。
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U=EK。
实验套件提供了最大量程为600g，应变片电阻阻值1k，贴有4片金属箔式应变片的双孔悬臂梁传感器一只。
传感器共有8条彩色连线，如图1-1左图所示。
上侧贴有两片应变片，下侧贴有两片应变片。
若要连接全桥电路，只需按图1-1右图所示的颜色连线就可以构成。
若需构成半桥或1/4桥，可对应电路，找到相应的桥臂，用对应颜色的连线连接，并切换对应的桥臂电阻开关即可。
图1-1 双孔悬臂梁与连线示意图金属箔式应变片原理图如图1-2所示，利用该原理图可以灵活的组成用于测量应变片的全桥、半桥、1/4桥电路。
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吉首大学实践教学系列
SERIES OF PRACTICAL TEACHING OF JISHOU UNIVERSITY
学生实验报告
课程名称 感测技术基础
实验名称 双孔悬臂梁应变传感器--称重实验
专业 通信工程 班级
学号 姓名
同组姓名
实验日期 2013年 月 日
实验预习
一、实验目的
1、测试悬臂梁式称重传感器。
2、熟悉传感器常用参数的计算方法。
二、实验设备
直流稳压电源土4V、应变式传感器实验模块、称重砝码、双孔悬臂梁称重传感器、数
字电压表。
三、实验原理
本实验选用的是标准商用双孔悬臂梁称重传感器，灵敏度高，性能稳定，四个特性相
同的应变片贴在周围，弹性体的结构决定了R1和R3、R2和R4的受力方向分别相同，因
此将他们串联就形成差动电源。
四、主要实验步骤
1、观察称重传感器弹性结构及贴片位置，链接主机与实验模块的电源连接线。
2、逐一将砝码放在传感器称重的平台上，调节增益电位。
3、记录W与V的值，并做出V-W曲线，进行比较。
4、与双平行悬臂梁组成的全桥性能进行比较。
指导老师签字
实验报告
五、实验记录（根据实验步骤逐项记录关键方法，现象及结果）
1、并记入下表：
重量
（g)
20 40 60 80 100 120 140 160
电压
（V）
0.04 0.07 0.10 0.14 0.18 0.21 0.25 0.28
实验报告
六、结果分析及问题讨论（分析实验结果与理论值之间误差产生的原因，及改善办法）
1、称重传感器的电压不要随意提高。
2、注意保护传感器的引线及应变片不受损伤。
七、指导老师评语
指导老师签名 批阅日期