箔式应变片三种桥路性能比较
金属箔式应变片全桥性能实验
⾦属箔式应变⽚全桥性能实验中国地质⼤学（北京）实验报告专⽤纸实验名称：学号：1002123229 姓名：王秀禹同组⼈员：实验三⾦属箔式应变⽚全桥性能实验、实验⽬的了解全桥测量电路的优点，理解全桥电路的性能特点。
⼆、基本原理全桥测量电路中，将受⼒状态相同的两⽚应变⽚接⼊点桥对边，不同⽅的应接⼊邻边，应变⽚初始阻值是 R 仁R2=R3=R4，当其变化值R1=⼛R2=⼛R3=⼛R4时，桥路输出电压 U O 2=KE ⼛；，⽐半桥灵敏度⼜提⾼⼀倍，⾮线性误差进⼀步得到改善。
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（每只约 ± 5V 电源、数字万⽤表。
四、实验步骤1、接⼊模板电源⼟ 15V ，检查⽆误后，合上主控台电源开关，将实验模板增益调节电位器Rw3顺时针调节到⼤致中间位置；（2）将差放的正、负输⼊端与地短接，Vol 输出端与数显电压表输⼊端 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），完毕后关闭主控台电源。
2、根据图3-1接⼊传感器，将 R1、R2、R3、R4应变⽚接成全桥，注意受⼒状态不要接错。
接⼊桥路电源+5V ，先粗调节Rw1，再细调RW4使数显表显⽰为零，保持增益不变；逐⼀加上砝码，将实验结果填⼊表 3-1；进⾏灵敏度和⾮线性误差计算。
五、实验结果分析与处理1、记录数显表数值如下：表3-1 :全桥测量时，输出电压与负载重量的关系:接电源输出e>KuRa R1 R2 R SQ Q O按主洼箱緩教於去电暉辅1出IL 地111+ 15V GK J -15V O °【怙1R14R.1⼽Rw?Ria⼀@ R2 R I —<=1—0 T图3-1应变⽚全桥性能实验接线图R5R1SU ⼕2Rw I -E⽐咖 -E应变传感匪实验模⽤20g ）、数显表、⼟ 15V 电源数、图3-2 全桥传感器特性曲线由图可知，全桥的传感器特性曲线的线性特性良好，电桥输出灵敏度很⾼。
桥路变化实验报告
一、实验目的通过本次实验，了解并掌握桥路连接变换的基本原理和方法，分析四种组桥方式的优缺点，以及金属箔式应变计在不同桥路中的性能表现，为实际应用提供理论依据。
二、实验原理桥路变换实验是材料力学实验中的一种基本实验，通过改变桥路连接方式，实现对电阻、电压等物理量的测量。
常见的桥路连接方式有半桥、全桥、单点补偿和多点补偿等。
三、实验仪器与材料1. 直流稳压电源（4V）2. 应变式传感器实验模块3. 贴于悬臂梁上的箔式应变计4. 螺旋测微仪5. 数字电压表6. 固定电阻（R1、R2、R3）7. 电桥电路四、实验步骤1. 在完成实验一的基础上，依次将图（1）中的固定电阻R1、R2、R3换接应变计组成半桥、全桥，分别进行测试。
2. 重复实验一中实验3-4步骤，完成半桥与全桥测试实验。
3. 在同一坐标上描出V-X曲线，比较三种桥路的灵敏度，并做出定性的结论。
4. 分析四种组桥方式的优缺点，总结实验结果。
五、实验结果与分析1. 实验数据及曲线（1）半桥实验数据及曲线（2）全桥实验数据及曲线2. 三种桥路灵敏度比较根据实验结果，半桥、全桥和单点补偿的灵敏度分别为1/4E、1/2E和E。
其中，全桥的灵敏度最高，半桥的灵敏度最低。
3. 四种组桥方式优缺点分析（1）半桥公共外补偿接法（多点）优点：结构简单，易于实现；灵敏度较高。
缺点：误差较大，受温度影响较大。
（2）半桥自补偿接法（单点）优点：误差较小，受温度影响较小。
缺点：结构复杂，不易实现。
（3）全桥外补偿接法（单点）优点：误差较小，受温度影响较小；灵敏度较高。
缺点：结构复杂，不易实现。
（4）全桥自补偿接法（单点）优点：误差最小，受温度影响最小；灵敏度最高。
缺点：结构复杂，不易实现。
六、实验结论1. 通过桥路变换实验，我们了解了四种组桥方式的优缺点，为实际应用提供了理论依据。
2. 实验结果表明，全桥自补偿接法（单点）在误差、灵敏度等方面表现最佳，但在实际应用中，还需根据具体情况选择合适的组桥方式。
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。
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。
实验二_金属箔式应变片性能
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），图1金属箔式应变片性能—单臂电桥电路使F／V表显示为零。
（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。
传感器技术实验指导书
《传感器技术》实验指导书权义萍南京工业大学自动化学院目录实验一金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较实验 (3)实验二直流全桥的应用――电子秤实验 (7)实验三电容式传感器的位移特性实验 (9)实验四压电式传感器振动实验 (11)实验五直流激励时霍尔式传感器位移特性实验 (13)实验六电涡流传感器综合实验 (15)实验七光纤传感器的位移特性实验 (18)实验一金属箔式应变片单臂、半桥性能比较实验一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，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。
不同受力方向的两只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。
当应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压U O2＝EKε／2。
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。
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 应变式传感器安装示意图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）。
金属箔式应变片——全桥性能实验实验报告
金属箔式应变片——全桥性能实验实验报告一． 实验目的：了解全桥测量电路的优点。
二． 基本原理：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，受力方向不同的接入邻边，当应变片初始阻值：1234R R R R ===，其变化值1234R R R R ∆=∆=∆=∆时，其桥路输出电压3o U KE ε=。
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． 需用器件和单元：应变单元电路、应变式传感器、砝码、数显表（实验箱上电压表）、±4V 电源、万用表。
四． 实验步骤：图1 应变式传感器全桥实验接线图1. 保持单臂、半桥实验中的3Rw 和4Rw 的当前位置不变。
2. 根据图1接线，实验方法与半桥实验相同，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，将实验结果填入表1；进行灵敏度和非线性误差计算。
表1 全桥输出电压与加负载重量值3. 根据表1计算系统灵敏度S ，/S u W =∆∆（u ∆输出电压变化量；W ∆重量变化量）；计算非线性误差：1 /100%f F S m y δ⋅=∆⨯，式中m ∆为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差，F S y ⋅满量程输出平均值。
五． 实验结果计算1． 计算系统灵敏度S ，/S u W =∆∆（u ∆输出电压变化量；W ∆重量变化量）表2 全桥测量灵敏度2． 计算非线性误差：1 /100%f F S m y δ⋅=∆⨯，式中m ∆为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差，F S y ⋅满量程输出平均值。
实验时，测的最大重量为80()g ，因此，0.157()F S y ⋅=电压表测得、=0.15293(LABVIEW )F S y ⋅测得（1） 由电压表测得数据拟合得到的方程为：0.00170.0185y x =+拟合得到数据：拟合得到图像：01020304050607080计算得到非线性误差为：表3 电压表测得数据计算得到非线性误差由LABVIEW 测得数据拟合得到的方程为：0.00170.0182y x =+拟合得到数据：拟合得到图像：01020304050607080计算得到非线性误差为：表4 LABVIEW 测得数据计算得到非线性误差六． 试验后感通过本次实验，我了解了用全桥电路对物体侧重的方便性，以及全桥电路的高灵敏性，相信通过本次实验可以帮助我在以后的实验以及生活中更好地运用全桥电路。
山东交通学院实验一 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单臂电桥一、实验目的：了解金属箔式应变片及单臂电桥的工作原理。
二、实验原理：本实验说明箔式应变片及单臂直流电桥工作原理：箔式应变片是最常用的测力传感元件，使用时应变片要牢固地粘贴在测试体表面，当测试体受力发生形变时，应变片的敏感栅长度也随同发生变形，其电阻也随之发生相应的变化，通过测量电路，将应变片电阻的变化变成电信号输出，完成力（非电量）与电量的转换。
差动电桥电路是应变片最常用的测量电路，当桥路4个电阻处于对臂阻值乘积相等时，电桥平衡，输出为零。
设：桥臂四个电阻分别是R1、R2、R3、R4，各电阻的相对变化率分别为ΔR1/R1、ΔR2/R2、ΔR3/R3、ΔR4/R4，如:R1=R2=R3=R4=R、ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4=ΔR、ΔR＜＜R, 则：桥路输出电压（Vo）为：Vo=Vi×(ΔR1/R1+ΔR2/R2+ΔR3/R3+ΔR4/R4)/4 = Vi×(ΔR/R)/4，注：Vi——供桥电压，由此可知当使用一个应变片（单臂电桥）时：Vo=Vi（ΔR/R）/4；当使用二个应变片（半桥）时：Vo=Vi（ΔR/R）/2；当使用四个应变片（全桥）时：Vo=Vi（ΔR/R）；因此在差动电桥电路中单臂、半桥、全桥电路的灵敏度依次增大。
三、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（998A 和N型适用）或应变悬臂梁（998B型适用）、砝码、F/V表。
四、旋钮初始位置：直流稳压电源置±4V档，F/V表置2V档，差动放大增益最大。
五、实验步骤：1、了解所需单元、部件在实验仪上的所在位置，观察称重传感器（998A和N型适用）或应变悬臂梁（998B型适用）上的应变片，应变片为棕色衬底箔式结构小方薄片。
上下二片梁的外表各贴二片受力应变片。
2、将差动放大器调零：用连线将差动放大器正（+）、负（-）端对地短接。
差动放大器输出端与F/V表的输入插口Vi相连；差动放大器增益旋至最大，开启主电源，然后调整差动放大器调零旋钮使F/V表显示为零，关闭主电源。