实验二箔式应变片三种桥路的性能比较(实验讲义)

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R1为电阻应变片。半桥差动电桥中电阻应变片R1和R2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

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输出电压电桥灵敏度UoER14R1E4KU

四、实验步骤：

1．差动放大器调零。

UoKUER12R1E2(b) 半桥差动电桥

UoEKUER1R1(c) 全桥差动电桥

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R1、R2、R3、和WD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WD电位器，使测试系统输出为零。

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＋4V R R2 ＋ WD －4V R3 R1 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

－ V 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。

砝码质量（g） 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 单臂电桥 电压（V） 半桥 全桥 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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