金屬箔式應(yīng)變片——單臂電橋性能實(shí)驗(yàn)1

1、金屬箔式應(yīng)變片單臂電橋性能實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報告一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私饨饘俨綉?yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)，單臂電橋工作原理和性能。二、實(shí)驗(yàn)儀器：應(yīng)變傳感器實(shí)驗(yàn)?zāi)K、托盤、砝碼、數(shù)顯電壓表、±15V、±4V電源、萬用表（自備）。三、實(shí)驗(yàn)原理：電阻絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時，其電阻值發(fā)生變化，這就是電阻應(yīng)變效應(yīng)，描述電阻應(yīng)變效應(yīng)的關(guān)系式為 （1-1）式中 為電阻絲電阻相對變化；為應(yīng)變靈敏系數(shù)；為電阻絲長度相對變化。金屬箔式應(yīng)變片就是通過光刻、腐蝕等工藝制成的應(yīng)變敏感組件。如圖1-1所示，將四個金屬箔應(yīng)變片分別貼在雙孔懸臂梁式彈性體的上下兩側(cè)，彈性體受到壓力發(fā)生形變，應(yīng)變片隨彈性體形變被拉伸，或被壓縮

2、。 圖1-1 雙孔懸臂梁式稱重傳感器結(jié)構(gòu)圖通過這些應(yīng)變片轉(zhuǎn)換彈性體被測部位受力狀態(tài)變化，電橋的作用完成電阻到電壓的比例變化，如圖1-2所示R5=R6=R7=R為固定電阻，與應(yīng)變片一起構(gòu)成一個單臂電橋，其輸出電壓 （1-2）為電橋電源電壓；式1-2表明單臂電橋輸出為非線性，非線性誤差為L=。圖1-2 單臂電橋面板接線圖四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟1應(yīng)變傳感器上的各應(yīng)變片已分別接到應(yīng)變傳感器模塊左上方的R1、R2、R3、R4上，可用萬用表測量判別，R1=R2=R3=R4=350。2差動放大器調(diào)零。從主控臺接入±15V電源，檢查無誤后，合上主控臺電源開關(guān)，將差動放大器的輸入端Ui短接并與地短接，輸出

3、端Uo2接數(shù)顯電壓表（選擇2V檔）。將電位器Rw3調(diào)到增益最大位置（順時針轉(zhuǎn)到底），調(diào)節(jié)電位器Rw4使電壓表顯示為0V。關(guān)閉主控臺電源。（Rw3、Rw4的位置確定后不能改動）3按圖1-2連線，將應(yīng)變式傳感器的其中一個應(yīng)變電阻（如R1）接入電橋與R5、R6、R7構(gòu)成一個單臂直流電橋。4加托盤后電橋調(diào)零。電橋輸出接到差動放大器的輸入端Ui，檢查接線無誤后，合上主控臺電源開關(guān)，預(yù)熱五分鐘，調(diào)節(jié)Rw1使電壓表顯示為零。5在應(yīng)變傳感器托盤上放置一只砝碼，讀取數(shù)顯表數(shù)值，依次增加砝碼和讀取相應(yīng)的數(shù)顯表值，直到200g砝碼加完，記下實(shí)驗(yàn)結(jié)果，填入下表。6實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，關(guān)閉實(shí)驗(yàn)臺電源，整理好實(shí)驗(yàn)設(shè)備。五、數(shù)據(jù)記

4、錄與分析1、數(shù)據(jù)記錄表格重量W(g)20406080100120140160180200電壓U(mV)19.639.459.279.098.21175137.5157.0177.1197.12、用matlab繪制W-U曲線圖如下圖所示3、靈敏度計算用matlab進(jìn)行線性擬合如下圖所示，紅色的為擬合直線擬合直線y=p1x+p2 p1= 0.98339 p2= -0.013333 m=0.0001故 靈敏度SU/W=p1=0.98339 非線性誤差f1=m/yF.S ×100=0.0001/197.1×100=0.000051%六、實(shí)驗(yàn)報告1根據(jù)實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)計算系統(tǒng)靈敏度SU/W（U輸出電壓變化量，W重量變化量）；2計算單臂電橋的非線性誤差f1=m/yF.S ×100。式中m為輸出值（多次測量時為平均值）與擬合直線的最大偏差；yF·S為滿量程（200g）輸出平均值。七、注意事項