实验二电桥测试(电阻式传感器的单臂、全桥电桥性能)实验课件.doc
实验二电桥测试(电阻式传感器的单臂、全桥电桥性能)实验
实验二电桥测试（1）电阻式传感器的单臂电桥性能实验一、实验目的1、了解电阻应变式传感器的基本结构与使用方法。
2、掌握电阻应变式传感器放大电路的调试方法。
3、掌握单臂电桥电路的工作原理和性能。
二、实验所用单元电阻应变式传感器、调零电桥，差动放大器板、直流稳压电源、数字电压表、位移台架。
三、实验原理及电路1、电阻应变式传感如图1-1所示。
传感器的主要部分是上、下两个悬臂梁，四个电阻应变片贴在梁的根部，可组成单臂、（双臂）半桥与全桥电路，最大测量范围为±3mm。
AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF1─外壳 2─电阻应变片 3─测杆 4─等截面悬臂梁 5─面板接线图图1-1 电阻应变式传感器2、电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其阻值发生变化，这就是电阻应变效应，其关系为：ΔR/ R＝KΔL/ L=K ε，ΔR为电阻丝变化值，K为应变灵敏系数，ε为电阻丝长度的相对变化量ΔL/ L。
通过施加外力引起应变片变形，测量电路将电阻变化转换为电流或电压的变化。
AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAFAHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAFρρεμd K S 1)21(++=对于金属应变片，K s 主要取决于式中的第一项。
金属的泊松比通常在0.3左右，对于大多数金属K s 取2。
本实验采用直流电桥来测量金属应变片的工作特性。
3．电桥的工作原理和特性（1）电桥的工作原理图2 是一个直流电桥．A 、C 端接直流电源，称供桥端，U o 称供桥电压；B 、D 端接测量仪器，称输出端U BD =U BC +U CD =U O [R 3/(R 3+R 4)-R 2/(R 1+R 2)] 1）由式（1）可知，当电桥输出电压为零时电桥处于平衡状态．为保证测量的准确性，在实测之前应使电桥平衡（称为预调平衡）．（2）电桥的加减特性电桥的四个桥臂都由应变片组成，则工作时各桥臂的电阻状态都将发生变化(电阻拉伸时，阻值增加；电阻压缩时，阻值减小)，电桥也将有电压输出．当供桥电压一定而且△R i<<R i时，d U=( U/R1) d R1+( U/R2) dR2+( U/R3) dR3+( U/R4) dR42)其中U U BD．对于全等臂电桥，R1=R2=R3=R4=R，各桥臂应变片灵敏系数K相同，上式可简化为d U=0.25U O(d R1 / R1- d R2 / R2+ d R3 / R3- d R4 / R4) 3）当△Ri<<R 时，此时可用电压输出增量式表示U=0.25 U O ( R1 / R1- R2 / R2+ R3 / R3-R4 / R4) 4）式（4）为电桥转换原理的一般形式，现讨论如下：（a）当只有一个桥臂接应变片时（称为单臂电桥），AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF桥臂R1为工作臂，且工作时电阻由R 变为R+△R，其余各臂为固定电阻R（△R2=△R3=△R4=0），则式（4）变为U=0.25 U O ( R / R)= 0.25 U O Kε5）AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF（b）若两个相邻臂接应变片时（称为双臂电桥，即半桥），（见图3）即桥臂R1、R2为工作臂，且工作时有电阻增量△R1、△R2，而R3和R4臂为固定电阻R （R3=R4=0）．当两桥臂电阻同时拉伸或同时压缩时，则有△R1=△R2=△R，由式（4）可得△U=0．当一桥臂电阻拉伸一桥臂压缩时，则有△R1=△R，△R2=－△R，由式（4）可得U0.25 U O (R / R)0.25 U O Kε] 6)（c）当四个桥臂全接应变片时（称为全桥），（见图4），R1=R2=R3=R4=R，都是工作臂，△R1=△R3=△R，△R2=△R4=－△R，则式（4）变为U0.25 U O (R / R)0.25 U O Kε] 7)AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF此时电桥的输出比单臂工作时提高了四倍，比双臂工作时提高了二倍．（3）电桥的灵敏度电桥的灵敏度S u是单位电阻变化率所对应的输出电压的大小S u = U/( R/ R)= 0.25 U O ( R1 / R1- R2 / R2+ R3 / R3- R4 / R4)/ ( R/ R) 8)令 n=( R1 / R1- R2 / R2+ R3 / R3- R4 / R4)/ ( R/ R) 9)则S u=0.25n U O10)AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAFAHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF式中，n 为电桥的工作臂系数．由上式可知，电桥的工作臂系数愈大，则电桥的灵敏度愈高，因此，测量时可利用电桥的加减特性来合理组桥，以增加n 及测量灵敏度．3、电阻应变式传感的单臂电桥电路如图1-2所示，图中R 1、R 2、R 3为固定，R 为电阻应变片，输出电压U =EK ε11）E---电桥转换系数：单臂E= U 0/4 半桥（双臂）E= U 0/2 全桥 E= U 0 4.由10）11）可知：S u 、 U 均与电桥的工作臂数、U o 供桥电压成正比；但U o 供桥电压过大会使应变片的温度变大。
(完整word版)单臂半桥全桥传感器实验报告
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：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，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。
对单臂电桥输出电压U o1= EKε/4。
图1-1 应变式传感器安装示意图三、需用器件与单元：应变式传感器实验模板、应变式传感器－电子秤、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（电子秤）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．接入模板电源±15V（从主控台引入），检查无误后，合上主控台电源开关，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，输出端与主控台面板上数显表电压输入端V i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（注意：当R w3、R w4的位置一旦确定，就不能改变。
一直到做完实验三为止）。
3．将应变式传感器的其中一个电阻应变片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模块内已接好），接好电桥调零电位器R W1，接上桥路电源±4V（从主控台引入），此时应将±4地与±15地短接。
一、单臂桥、双臂桥、全桥性能比较实验
黄淮学院电子科学与工程系传感器原理及应用课程验证性实验报告实验名称一、应变片单臂、半桥、全桥性能比较实验实验时间2013年10月30日学生姓名实验地点07318同组人员专业班级电技1001B1、实验目的1、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。
2、了解应变片单臂桥工作特点及性能。
3、了解应变片半桥（双臂）工作特点及性能。
4、了解应变片全桥工作特点及性能。
5、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。
2、实验主要仪器设备和材料：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。
3、实验内容和原理：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。
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。
(完整word版)单臂半桥全桥传感器实验报告
实验一 金属箔式应变片――单臂电桥性能实验一、实验目的：认识金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。
二、基来源理： 电阻丝在外力作用下发活力械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描绘电阻应变效应的关系式为：ΔR／R ＝K ε，式中 ΔR／ R 为电阻丝电阻相对变化， K 为应变敏捷系数，ε=l/l 为电阻丝长度相对变化，金属箔式应变片就是经过光刻、腐化等工艺制成的应变敏感元件，经过它变换被测部位受力状态变化、电桥的作用达成电阻到电压的比率变化，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Uo1= EK ε 。
/4图 1-1 应变式传感器安装表示图三、需用器件与单元：应变式传感器实验模板、应变式传感器－电子秤、砝码、数显表、 ±15V 电源、 ±4V 电源、万用表（自备） 。
四、实验步骤：1．依据图（ 1-1）应变式传感器（电子秤）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，可用万用表进行丈量鉴别， R 1＝ R 2 ＝R 3 ＝R 4＝350Ω，加热丝阻值为 50Ω 左右。
2．接入模板电源 ±15V （从主控台引入），检查无误后，合上主控台电源开关，将实验模板调理增益电位器R W3 顺时针调理大概到中间地点，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，输出端与主控台面板上数显表电压输入端 V i相连，调理实验模板上浮零电位器 R W4，使数显表显示为零（数显表的切换开关打到2V 档）。
封闭主控箱电源（注意：当R w3、R w4的地点一旦确立，就不可以改变。
向来到做完实验三为止）。
3．将应变式传感器的此中一个电阻应变片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 模块内已接好），接好电桥调零电位器R W1，接上桥路电源±4V（从主控台引入），此时应将±4 地与±15 地短接。
一、单臂桥、双臂桥、全桥性能比较实验
黄淮学院电子科学与工程系传感器原理及应用课程验证性实验报告实验名称一、应变片单臂、半桥、全桥性能比较实验实验时间2013年10月30日学生姓名实验地点07318同组人员专业班级电技1001B1、实验目的1、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。
2、了解应变片单臂桥工作特点及性能。
3、了解应变片半桥（双臂）工作特点及性能。
4、了解应变片全桥工作特点及性能。
5、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。
2、实验主要仪器设备和材料：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。
3、实验内容和原理：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。
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。
电阻式传感器的单臂电桥性能实验
实验一电阻式传感器的单臂电桥性能实验一、实验目的1、了解电阻应变式传感器的基本结构与使用方法。
2、掌握电阻应变式传感器放大电路的调试方法。
3、掌握单臂电桥电路的工作原理和性能。
二、实验说明1、电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其阻值发生变化，这就是电阻应变效应，其关系为：ΔR/ R＝Kε，ΔR为电阻丝变化值，K为应变灵敏系数，ε为电阻丝长度的相对变化量ΔL/ L。
通过测量电路将电阻变化转换为电流或电压输出。
2、电阻应变式传感如图1-1所示。
传感器的主要部分是下、下两个悬臂梁，四个电阻应变片贴在梁的根部，可组成单臂、半桥与全桥电路，最大测量范围为±3mm。
11─外壳2─电阻应变片3─测杆4─等截面悬臂梁5─面板接线图图1-1 电阻应变式传感器3、电阻应变式传感的单臂电桥电路如图1-2所示，图中R1、R2、R3为固定，R为电阻应变片，输出电压U O＝EKε，E为电桥转换系数。
图1-2 电阻式传感器单臂电桥实验电路图三、实验内容1、固定好位移台架，将电阻应变式传感器置于位移台架上，调节测微器使其指示15mm左右。
将测微器装入位移台架上部的开口处，旋转测微器测杆使其与电阻应变式传感器的测杆适度旋紧，然后调节两个滚花螺母使电阻式应变传感器上的两个悬梁处于水平状态，两个滚花螺母固定在开口处上下两侧。
2、将实验箱（实验台内部已连接）面板上的±15V和地端，用导线接到差动放大器上；将放大器放大倍数电位器RP1旋钮（实验台为增益旋钮）逆时针旋到终端位置。
3、用导线将差动放大器的正负输入端连接，再将其输出端接到数字电压表的输入端；按下面板上电压量程转换开关的20V档按键（实验台为将电压量程拨到20V档）；接通电源开关，旋动放大器的调零电位器RP2旋钮，使电压表指示向零趋近，然后换到2V量程，旋动调零电位器RP2旋钮使电压表指示为零；此后调零电位器RP2旋钮不再调节，根据实验适当调节增益电位器RP1。
单臂电桥测电阻优秀课件
电桥的灵敏度也是影响测量质量的一个主要因素。电桥的灵
敏度对测量的影响称为灵敏度误差，而灵敏度误差限对应灵敏度 误差的上限。灵敏度误差限Δs与电桥的灵敏度的关系是
Δs=0.2格/S 单位：欧姆
（3）
灵敏度S越大，灵敏度误差限Δs越小，测量质量越高。其中 的 0.2格是计量上的一个约定。当检流计偏转量比较大时，人的 眼睛容易分辨；当检流计偏转量很小很小时，人的眼睛无法分辨 。能够分辨和无法分辨的界限，计量上约定为0.2格，即检流计 最小刻度的1/5。
电桥平衡时，检流计指针指零，“桥”上的电流等于零，
b点和c点电位相等，因而a、b两点的电压U a b和a、c
两点的电压U a c相等。U a b就是电阻R1上的电压，可
以表示为R1的阻值和通过R1的电流的乘积，即
Uab
R1
R1
E R3
U a c就是电阻R2上的电压，可以表示为R2的阻值和相
应的通过R2的电流的乘积
那么，对于单臂电桥测量电阻这一测量过程， 如何计算测量不确定度呢？具体计算步骤如下： （量1的）好计坏算，仪决器定误于差所限使Δin用s 。的一测定量程仪度器上的，好可坏以。说测，量测 仪器的好坏用仪器的精度等级来表示，仪器的精度 等级对测量的影响称为仪器误差，而仪器误差限对 应仪器误差的上限。对于单臂电桥测量电阻这一测 量过程，相应的仪器误差限等于
只有知道了电桥的灵敏度S，才能计算灵敏度误差限
Δs。在我们今天的实验中，待测电阻RX是给定的，无法 改变。因此，不能直接用灵敏度的定义式来测量电桥的
灵敏度S。当电桥处于平衡状态时，待测电阻RX的变化 可以引起检流计的偏转，比较臂电阻R3的变化也可以引 起检流计同样的的偏转。因此，在今天的实验中，我们
用单臂电桥测电阻双臂电桥测小电阻及温度系数_图文.
直流单臂电桥(惠斯通电桥测电阻用双臂电桥(开尔文电桥测小电阻及温度系数摘要:电桥电路是电磁测量中电路连接的一种基本方式。
由于它测量准确、方法巧妙,使用方便,被广泛地应用在仪器的设计和物理量的测量中。
直流电桥是用来测量电阻和与电阻有光的物理量的仪器,待测电阻为中值电阻时,用单臂电桥(惠斯通电桥,待测电阻为低值时用双臂电桥(开尔文电桥;交流电桥只要用来测量电容、电感等物理量。
本实验用霍斯通电桥测铜电阻,求铜的温度系数,用开尔文电桥测电阻,求铜的电阻率。
关键词:单臂电桥(惠斯通电桥双臂电桥(开尔文电桥电阻电阻率温度系数Abstract: The bridge circuit is the electromagnetic measurement of circuit connection in a fundamental way. Because it is an accurate measurement, a clever, easy to use, is widely applied in the design of the instrument and measurement of physical quantities. Direct current bridge are used to measure resistance and optical instruments of physical quantities with the resistance, to be measured when the resistance is resistance, with a single arm electric bridge ( Wheatstone bridge , measurement of resistance for low value with double bridge ( Kelvin bridge ; AC bridge as long as the physical quantity used to measure capacitance, inductance,. This experiment with horse power bridge copper resistance, and temperature coefficient of copper, measuring resistance with Kelvin bridge, and the resistivity of copper. Keywords : single arm electric bridge ( Wheatstone bridge double bridge ( Kelvin bridge in the temperature coefficient of resistivity of low resistance resistorsKeywords : Single arm electric bridge ( Wheatstone bridge Double bridge ( Kelvin bridge Resistance Electrical resistivity Temperature coefficient一、理论分析1.单臂电桥测电阻原理惠斯通电桥是惠斯通于1843年提出的电桥电路。
实验2电阻式传感器单臂桥、双臂桥、全桥比较
实验二金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较
一、实验目的：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、原理：（1）不同受力方向的两片应变片接入电桥作为邻边，
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U02=EK/ε2。
（2）全桥测量电路中，将受力性质相同的两应变片接入电桥对边，不同的接入邻边，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、需元件与单元，同实验一
四、实验步骤：同实验一：1）阻值测量；2）差动运放调零；3）电桥调零。
接线图见1-2、1-3
根据实验所得的单臂、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。
阐述理由(注意：实验一、二的放大器增益必须相同)。
图1-2 半桥电路图
图1-3 全桥电路图
五、思考题：某工程技术人员在进行材料拉力测试时在棒材上贴了两组应变片，如何利用这四片电阻应变片组成电桥，是否需要外加电阻。
图1-4 应变式传感器受拉时传感器圆周面展开图。
实验二电桥测试(电阻式传感器的单臂、全桥电桥性能)实验课件.doc
（3）电桥的灵敏度
电桥的灵敏度Su是单位电阻变化率所对应的输出电压的大小
Su=U/(R/ R)= 0.25UO(R1/R1-R2/ R2+R3/ R3-R4/ R4)/ (R/ R)8)
令n=(R1/ R1-R2/R2+R3/ R3-R4/ R4)/ (R/ R)9)
化为
d U=0.25UO(dR1/R1- dR2/R2+ dR3/R3- dR4/R4)3）
当△Ri<<R时，此时可用电压输出增量式表示
U=0.25UO(R1/R1-R2/R2+R3/R3-R4/R4)4）式（4）为电桥转换原理的一般形式，现讨论如下：
（a）当只有一个桥臂接应变片时（称为单臂电桥），桥臂R1为工作臂，且工作时电阻由R变为R+△R，其余各臂为固定电阻R（△R2=△R3=△R4=0），则式
1、了解电阻应变式传感器的基本结构与使用方法。
2、掌握电阻应变式传感器放大电路的调试方法。
3、掌握单臂电桥电路的工作原理和性能。
二、实验所用单元
电阻应变式传感器、调零电桥，差动放大器板、直流稳压电源、数字电压表、
位移台架。
三、实验原理及电路
1、电阻应变式传感如图1-1所示。传感器的主要部分是上、下两个悬臂梁，
则Su=0.25nUO10)
式中，n为电桥的工作臂系数．
由上式可知，电桥的工作臂系数愈大，则电桥的灵敏度愈高，因此，测量时可利用电桥
的加减特性来合理组桥，以增加n及测量灵敏度．
3、电阻应变式传感的单臂电桥电路如图1-2所示，图中R1、R2、R3为固定，R为
电阻应变片，输出电压U=EKε11）
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实验二电桥测试
（1）电阻式传感器的单臂电桥性能实验
则Su=0.25nUO10)
式中，n为电桥的工作臂系数．
由上式可知，电桥的工作臂系数愈大，则电桥的灵敏度愈高，因此，测量时可利用电桥
的加减特性来合理组桥，以增加n及测量灵敏度．
3、电阻应变式传感的单臂电桥电路如图1-2所示，图中R1、R2、R3为固定，R为
电阻应变片，输出电压U=EKε11）
E---电桥转换系数：单臂E=U0/4半桥（双臂）E=U0/2全桥E=U0
此时电桥的输出比单臂工作时提高了四倍，比双臂工作时提高了二倍．
（3）电桥的灵敏度
电桥的灵敏度Su是单位电阻变化率所对应的输出电压的大小
Su=U/(R/ R)= 0.25UO(R1/R1-R2/ R2+R3/ R3-R4/ R4)/ (R/ R)8)
令n=(R1/ R1-R2/R2+R3/ R3-R4/ R4)/ (R/ R)9)
（4）变为
U=0.25UO(R / R)= 0.25UOKε5）
（b）若两个相邻臂接应变片时（称为双臂电桥，即半桥），（见图3）即桥
臂R1、R2为工作臂，且工作时有电阻增量△R1、△R2，而R3和R4臂为固定电阻R
（R3=R4=0）．当
两桥臂电阻同时拉伸或同时压缩时，则有△R1=△R2=△R，由式（4）可得△U=0．当
此后调零电位器RP2旋钮不再调节，根据实验适当调节增益电位器RP1。
4、按图1-2接线，R1、R2、R3（电阻传感器部分固定电阻）与一个的应变
片构成单臂电桥形式。
5、调节平衡电位器RP，使数字电压表指示接近零，然后旋动测微器使电压
表指示为零，此时测微器的读数视为系统零位。分别上旋和下旋测微器，每次
0.5mm，上下各2mm，将位移量X和对应的输出电压值UO记入下表中。
倍数电位器RP1旋钮（实验台为增益旋钮）逆时针旋到终端位置。
3、用导线将差动放大器的正负输入端连接，再将其输出端接到数字电压表
的输入端；按下面板上电压量程转换开关的20V档按键（实验台为将电压量程拨到20V档）；接通电源开关，旋动放大器的调零电位器RP2旋钮，使电压表指
示向零趋近，然后换到2V量程，旋动调零电位器RP2旋钮使电压表指示为零；
电桥的四个桥臂都由应变片组成，则工作时各桥臂的电阻状态都将发生变化
(电阻拉伸时，阻值增加；电阻压缩时，阻值减小)，电桥也将有电压输出．当供
桥电压一定而且△Ri<<Ri时，
d U=(U/R1) dR1+(U/R2) dR2+(U/R3) dR3+(U/R4) dR42)其中UUBD．
对于全等臂电桥，R1=R2=R3=R4=R，各桥臂应变片灵敏系数K相同，上式可简
表1-1
X(mm)-0.5-1.0-1.5-2.0-2.50.51.01.52.02.5
UO(mV)
五、实验报告
一、实验目的
1、了解电阻应变式传感器的基本结构与使用方法。
2、掌握电阻应变式传感器放大电路的调试方法。
3、掌握单臂电桥电路的工作原理和性能。
二、实验所用单元
电阻应变式传感器、调零电桥，差动放大器板、直流稳压电源、数字电压表、
位移台架。
三、实验原理及电路
1、电阻应变式传感如图1-1所示。传感器的主要部分是上、下两个悬臂梁，
4.由10）11）可知：Su、U均与电桥的工作臂数、Uo供桥电压成正比；但Uo
供桥电压过大会使应变片的温度变大。
R3
+5VAD
+15VБайду номын сангаас
RP2
R5
V
RP
r
R1
BE
R3
R1
R2
2
187
OP07
6
R4
RP1
R2R
3
R4
4
调零电桥
C
电阻
传感器
-15V
差动放大器
图1-2电阻式传感器单臂电桥实验电路图
四、实验步骤
敏系数，ε为电阻丝长度的相对变化量ΔL/L。通过施加外力引起应变片变形，
测量电路将电阻变化转换为电流或电压的变化。
1d
KS(12)
对于金属应变片，Ks主要取决于式中的第一项。金属的泊松比通常在0.3左右，对于
大多数金属Ks取2。本实验采用直流电桥来测量金属应变片的工作特性。
3．电桥的工作原理和特性
（1）电桥的工作原理
四个电阻应变片贴在梁的根部，可组成单臂、（双臂）半桥与全桥电路，最大测
量范围为±3mm。
3
2
+5V
RR
1
4
RR
5
1─外壳2─电阻应变片3─测杆4─等截面悬臂梁5─面板接线图
图1-1电阻应变式传感器
2、电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其阻值发生变化，这就是电阻应
变效应，其关系为：ΔR/R＝KΔL/L=Kε，ΔR为电阻丝变化值，K为应变灵
图2是一个直流电桥．A、C端接直流电源，称供桥端，Uo称供桥电压；B、
D端接测量仪器，称输出端
UBD=UBC+UCD=UO[R3/(R3+R4)-R2/(R1+R2)]1）
由式（1）可知，当电桥输出电压为零时电桥处于平衡状态．为保证测量的
准确性，在实测之前应使电桥平衡（称为预调平衡）．
（2）电桥的加减特性
1、固定好位移台架，将电阻应变式传感器置于位移台架上，调节测微器使
其指示15mm左右。将测微器装入位移台架上部的开口处，旋转测微器测杆使其与电阻应变式传感器的测杆适度旋紧，然后调节两个滚花螺母使电阻式应变传
感器上的两个悬梁处于水平状态，两个滚花螺母固定在开口处上下两侧。
2、实验箱上差动放大器（实验台内部已连接±15V），；将差动放大器放大
一桥臂电阻拉伸一桥臂压缩时，则有△R1=△R，△R2=－△R，由式（4）可得
U0.25UO(R / R)0.25UOKε]6)
（c）当四个桥臂全接应变片时（称为全桥），（见图4），R1=R2=R3=R4=R，
都是工作臂，△R1=△R3=△R，△R2=△R4=－△R，则式（4）变为
U0.25UO(R / R)0.25UOKε]7)
化为
d U=0.25UO(dR1/R1- dR2/R2+ dR3/R3- dR4/R4)3）
当△Ri<<R时，此时可用电压输出增量式表示
U=0.25UO(R1/R1-R2/R2+R3/R3-R4/R4)4）式（4）为电桥转换原理的一般形式，现讨论如下：
（a）当只有一个桥臂接应变片时（称为单臂电桥），桥臂R1为工作臂，且工作时电阻由R变为R+△R，其余各臂为固定电阻R（△R2=△R3=△R4=0），则式