电阻应变式传感器-实验报告.pdf

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1 ，可
V  U k  U
2 R v 2
见输出电压与电阻的变化严格呈线性关系， 不存在
线性误差， 灵敏度比单臂电桥提高了一倍。
全桥
全部电阻都使用应变电阻， 且相邻的两个臂的受力
方向相反， 根据电桥性质可以得到电压及灵敏度的
表达式 R ， V ， 可见差动电桥的灵敏度
V  U S   U
R R / R
比单臂电桥提高了 4 倍， 故广泛被使用。
补偿片的方法消除温度带来的漂移误差： 在单臂电
桥中， 将与工作电阻同侧的固定电阻更换成相同受
力方向的补偿片， 且原始电阻值相等； 这样在实
际使用中， 由于温度造成的电阻值变化被抵消， 且
- 5 -补偿片不受力， 故可以消除电压的漂移输出。
步骤与操作方法：
1. 箔 式 单 臂 电 桥 的 性
能
差 动 放 大 器 调
零， 打开所用单元
的电源开关， 差放
器增益置于 100 倍， 并进行相关的其他调零处置。
之后关闭电源
按照右侧的电路图连接实验所需的元件， 组成
箔式单臂电桥电路。
调节悬臂梁头部铁心吸合的测微头， 使应变梁
处以基本水平状态。
确定连线无误以后， 启动仪器电源并预热数分
钟； 调整电桥 Wd 电位器， 使测试系统的输出为
零。
旋动测微头， 带动悬臂梁分别向上和向下运动
各 5mm， 其中测微头每移动 记录一次差动
放大器输出的电压值； 然后画出 x-V 曲线， 并计
算桥路的灵敏度 kv=Δ V/Δ x
2. 箔式单臂、 半桥、 全桥电路的性能比较
- 6 -基本操作过程与实验 1 相同， 其中连接电路部分分
别使用上下梁的两个应变片， 以构成半桥； 或者
全部使用应变片以构成全桥。 并进行实验， 记录
数据。
在同一坐标上画出三种桥路的 x-V 曲线， 并进行灵
敏度的比较。
3. 箔式应变片的温度效应及应变电路的温度补偿
参照实验 1 的步骤， 将差动器的部件调零
参照实验 1 的电路连接所用的元件， 并将差分
放大器的输出端接毫伏表， 将 P-N 结温度传感器接
入传感端， Vt 接数字电压表。 数字电压表置于 2V
档， 显示环境的绝对温度。
开启仪器的电源并预热数分钟。 调整电桥的
Wd 电位器， 使测试系统的输出为零， 并记录此时
的温度 T。
开启加热器电源， 观察输出电压随温度上升所
发生的变化， 并记录多组数据， 计算温度漂移Δ
V/Δ T。
将 R4 换成与应变片处于同一个应变梁上的补偿
片， 重复以上实验数据， 计算新的温度漂移并与
之前的进行比较。
- 7 -4. 半导体单臂和半桥电
路性能的比较
调零仪器，并按照
电路图连接电路， R’
是半导体应变片， R’’是电桥上的固定电阻， 直流
激励电源为±2V； 开启电源后预热数分钟。
调节应变梁处于基本水平状态， 调整电桥 Wd
电位器， 使测试系统
输出为零。
旋动测微头， 以
向上向下各