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实验二箔式应变片三种桥路的性能比较(实验讲义)

实验二 箔式应变片三种桥路性能的比较
一、实验目地:
1. 了解金属箔式应变片的的原理、结构以及粘贴方式。

2. 了解电阻应变片测量电桥的工作原理,比较直流单臂电桥、半桥差动电桥
和全桥差动电桥的性能。

二、实验所需部件:(CSY 10B 型传感器系统实验仪)
直流稳压电源(±4V 档)、电桥、差动放大器、箔式应变片、双孔悬臂梁称重传感器、称重砝码(20g ×10个)、电压表(2V 档)。

三、实验原理:
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。

通过非平衡电桥测量电路,可以将待测量转换成电信号输出显示。

如图所示。

直流单臂电桥测量电路中只有R 1为电阻应变片。

半桥差动电桥中电阻应变片R 1和R 2构成差动形式。

全桥差动电桥中由四个应变片组成两个差动对工作。

采用差动电桥测量电路,不仅可以提高电桥的灵敏度,还可以进行温度补偿和消除非线性误差。

(a) 直流单臂电桥
(b) 半桥差动电桥
(c) 全桥差动电桥
四、实验步骤:
1.差动放大器调零。

开启仪器电源,差动放大器增益置100倍(顺时针方向旋到底),“+、-”输入端用实验线对地短路。

输出端接数字电压表(2V 档)。

用“差动调零”电位器调整差动放大器输出电压为零,然后拔掉实验线。

调零后电位器位置不要变化。

调零后关闭仪器电源。

2.按图(1)将实验部件用实验线连接成测试桥路。

桥路中R 1、R 2、R 3、和W D 为电桥中的固定电阻和直流调平衡电位器,R 为应变片(可任选上、下梁中的一片工作片)。

直流激励电源为 ±4V 。

3.确认接线无误后开启仪器电源,并预热数分钟。

调整电桥W D 电位器,使测试系统输出为零。

图(1)
4.在双孔悬臂梁称重平台上依次放上砝码,记录差动放大器输出电压值,并列表。

5. 在此基础上,不变动差动放大器增益和调零电位器,依次将图(1)中电桥固定电阻R1、R2、R3换成箔式应变片,分别接成半桥和全桥测试系统,测出半桥和
全桥输出电压并列表,计算灵敏度。

6.在同一坐标上描出V-M曲线,比较三种桥路的灵敏度,并做出定性的结论。

五、注意事项:
1.实验前应检查实验接插线是否完好,连接电路时应尽量使用较短的接插线,以避免引入干扰。

2.接插线插入插孔,以保证接触良好,,切忌用力拉扯接插线尾部,以免造成线内导线断裂。

3.稳压电源不要对地短路。

4. 应变片接入电桥时注意其受力方向,一定要接成差动形式。

5.直流激励电压不能过大,以免造成应变片自热损坏。

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