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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: ?KRR??/ 式中 RR/?为电阻丝电阻的相对变化,K 为应变灵敏系数,ll/???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的受力状态变化,电桥的作用是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。单臂电桥输出电压 U O14/? EK ?。三、需用器件与单元: 应变式传感器实验模块、应变式传感器、砝码、数显表(主控台上电压表)、± 15V 电源、± 4V 电源、万用表(自备)。四、实验步骤: 1 、检查应变传感器的安装根据图 1-1 应变式传感器已装于应变传感器模块上。传感器中各应变片已接入模块的左上方的 R 1、R 2、R 3、R 4。加热丝也接于模块上,可用万用表进行测量判别,各应变片初始阻值 R 1=R 2=R 3=R 4 =350 Ω,加热丝初始阻值为 50Ω左右。 2 、差动放大器的调零首先将实验模块调节增益电位器 Rw 3顺时针到底(即此时放大器增益最大。然后将差动放大器的正、负输入端相连并与地短接,输出端与主控台上的电压表输入端 Vi相连。检查无误后从主控台上接入模块电源± 15V 以及地线。合上主控台电源开关,调节实验模块上的调零电位器 Rw 4,使电压表显示为零(电压表的切换开关打到 2V 档)。关闭主控箱电源。(注意: Rw 4的位置一旦确定,就不能改变,一直到做完实验为止) 应变片引出线固定垫圈固定螺丝限程螺丝模块弹性体托盘加热丝应变片图 1-1 应变式传感器安装示意图表 1-1 单臂电桥输出电压与加负载重量值 5 、计算灵敏度和误差根据表 1-1 计算系统灵敏度 S, S=Wu??/ (u?输出电压变化量; W?重量变化量); 计算非线性误差:? f1=ym/? F?S× 100% ,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,y F?S满量程输出平均值,此处为 500g 或 200g 。五、思考题: 单臂电桥时,作为桥臂电阻应变片应选用:(1 )正(受拉)应变片( 2 )负(受压)应变片( 3)正、负应变片均可。重量( g ) 电压( mv ) 表 2-1 半桥测量时,输出电压与加负载重量值重量( g ) 电压( mv ) 五、思考题: 桥路(差动电桥) 测量时存在非线性误差,是因为:(1)电桥测量原理上存在非线性( 2)应变片应变效应是非线性的( 3)调零值不是真正为零。实验三金属箔式应变片——全桥性能实验一、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: R 1=R 2=R 3=R 4 ,其变化值ΔR 1=ΔR 2=ΔR 3=ΔR 4时, 其桥路输出电压 U o3=? KE 。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: 应变式传感器实验模块、应变式传感器、砝码、数显表(主控台上电压表)、± 15V 电源、± 4V 电源、万用表(自备)。四、实验步骤: 图 3-1 接线图 1、保持单臂、半桥实验中的 Rw 3和 Rw 4的当前位置不变。 2 、根据图 3-1 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 3-1 ; 进行灵敏度和非线性误差计算。表 3-1 全桥输出电压与加负载重量值重量( g ) 电压( mv ) 3、根据表 3-1 计算系统灵敏度 S, S=Wu??/ (u?输出电压变化量;W?重量变化量); 计算非线性误差:? f1=ym/? F?S× 100% ,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, y F?S满量程输出平均值。 3 、将电容传感器实验模块的输出端 V o1 与数显表单元(主控台电压表) V i 相接(插入主控箱 V i孔), Rw 调节到中间位置。 4 、接入± 15V 电源,旋动测微头推进电容传感器动极板位置,每隔 m 记下位移 X与输出电压值(此时电压档位打在 20v ),填入表 4-1 。表 15-1 电容传感器位移与输出电压值 X ( mm ) V( mv )5、根据表 15-1 数据计算电容传感器的系统灵敏度 S和非线性误差? f。画出特性曲线 v=f(x) 实验三十三热电偶测温性能实验一、实验目的: 了解热电偶测量温度的性能与应用范围。二、基本原理: 当两种不同的金属组成回路, 如两个接点有温