实验一 金属箔式应变片性能—单臂电桥(4页).doc

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1、-实验一 金属箔式应变片性能单臂电桥一、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R1、R2、R3、R4中，电阻的相对变化率分别为R1/ R1、R2/

2、R2、R3/ R3、R4/ R4，当使用一个应变片时， ；当两个应变片组成差动状态工作，则有；用四个应变片组成两个差对工作，且R1=R2=R3=R4=R， 。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图1五、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

3、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 电压/频率表显示为零，关闭主、副电源。图23、根据图4接线（图3为原理图）。R1、R2、R3为电桥单元的固定电阻；Rx= R4为应变片。将稳压电源的切换开关置4V档， 电压/频率表置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 电压/频率表显示为零，然后将 电压

4、/频率表置2V档，再调电桥W1（慢慢地调），使 电压/频率表显示为零。+4V 图3 副电源 W2 W1 W2 W1 C R2 R1 r R3 电桥 开 10 11 -4V W1 r R3 R2 R1 + 电桥平衡网络 V 直流稳压电源 11 直流电压表 差动放大器 RX 图44、将测微头转动到10mm刻度附近，安装到双平行梁的自由端（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 电压/频率表显示最小值，再旋动测微头，使 电压/频率表显示为零（细调零），这时的测微头刻度为零位的相应刻度。5、往上或往下旋动测微头，使梁的自由端产生位移，记下 电压/频率表显示的值。建议每旋动测微

5、头一周即X=0.5mm记一个数值填入下表：（注意多次往复测量，至少5次。） 位移（mm）电压（mv）位移（mm）电压（mv）6、 根据所得结果分析系统测量范围、量程、静态灵敏度、端基线性度、平移端基线性度、最小二乘线性度、迟滞误差、重复度、分辨力、分辨率。六、实验数据分析结果：（1）系统测量范围：(2)量程:(3)静态灵敏度(4)端基线性度(5)平移端基线性度(6)最小二乘线性度(7)迟滞误差(8)重复度(9)分辨力(10)分辨率注意事项：1、电桥上端虚线所示的四个电阻实际上并不存在，仅作为一标记，让学生组桥容易。2、做此实验时应将低频振荡器的幅度关至最小，以减小其对直流电桥的影响。3、电位器

6、W1、W2，在有的型号仪器中标为RD、RA。4、做此实验时应尽可能的使用新的短试验线，以及远离手机等具有电磁干扰的物体。5、检查应变的好坏，只要用万用表测量一下每个应变片、3个固定电阻以及电位器的阻值即可，对应如下：每个应变片和3个固定电阻的阻值为350欧左右，电位器的阻值范围为0-10k。六、思考题：1、本实验电路对直流稳压电源和放大器有何要求？参考答案：本实验的直流稳压电源输出的正负电压要基本对称。 电路对称性电路的对称性决定了被放大后的信号残存共模干扰的幅度，电路对称性越差，其共模抑制比就越小，抑制共模信号（干扰）的能力也就越差，因此该放大器的共模抑制比应相对比较大。2、根据所给的差动放大器电路原理图（见附表一），分析其工作原理，说明它既能作差动放大，又可作同相或反相放大器。-第 4 页-