应变片实验报告.docx

传感器实验----
金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥比较 口
【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。口
验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间关系。口
【所需单元及部件】
直流稳压电源、电桥、差动放大器、 R R得1
R
2
R
4，代入式(1-3),
R
3
则电桥由于AR产生不平
1
衡引起的输出电压为
(R + R )2
1 2
(R + R )2
1 2
A R
( 日U
R
2
(1-4)
对于输出对称电桥，此时R = R = R，
1
=R = R'，
4
当R臂的电阻产生变化AR = AR，
1 1
根据式(1-4)
可得到输出电压为
(1-5)
=U -( )=
(R + R )2 R
对于电源电桥，R = R = R，
1 4
R '，当R1臂产生电阻增量AR = AR时，由式(1-4)
1
(1-6)
RR ' A R RR'
=U ( ) = U K £
(R + R ')2 R (R + R ')2
对于等臂电桥R = R = R = R = R，当R的电阻增量AR = AR时，由式（1-10）可得输
1 2 3 4 1 1
出电压为
RR
A R
U A R
U
U = U
'()=
()=
K £
0 (R + R )2
R
4 R
4
(1-7)
由上面三种结果可以看出，当桥臂应变片的电阻发生变化时，电桥的输出电压也随着变化。当 AR << R时，电桥的输出电压与应变成线性关系。还可以看出，在桥臂电阻产生相同变化的情况下， 等臂电桥以及输出对称电桥的输出电压要比电源对称电桥的输出电压大，即它们的灵敏度要高。因 此在使用中多采用等臂电桥或输出对称电桥。
在实际使用中，为了进一步提高灵敏度，常采用等臂电桥，四个应变片接成两个差动对称的全 桥工作形式，如图1-1所示。
由图1-1可见R =R+ A R，R =R- A R，R =R+ A R，R =R- A R,将上述条件代入式（1-4）得
12 3 4
U A R U 心 c、
U = 4[ （ ）] = 4（ K£） = UK £ （1-8）
0 4 R 4
由式（1-8）看出，由于充分利用了双差动作用，它的输出电压为单臂工作的4倍，所以大大提 高了测量的灵敏度。
实验步骤：
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，应变片为棕色衬底箔式结 构小方薄片。上下二片梁的外表面各贴二片受力应变片。口
将差动放大器调零：用连线将差动放大器的正（ + ）、负（一）、地短接。将差动放大器的输 出端与电压/频率表的输入插口 in相连，电压/频率表放在2V档；开启电源；调节差动放大器的“差 动增益”到最大位置，然后调整差动放大器的“差动调零”旋钮使电压/频率表显示为零，关闭电源。
根据图1接线R1、R2、R3为电桥单元的固定电阻。R为应变片；将稳压电源的切换开关置±4V
X
挡，F/V表置20V挡。开启电源，调节电桥平衡网络中的WD，使F/ V表显示为零，等待数分钟 后将电压/频率表置2V挡，再调电桥WD （慢慢地调），使电压/频率表显示为零。
图1单臂电桥应变片实验接线图
在传感器