金屬箔式應變片及轉換電路性能實驗報告

學院：信息工程學院 專業(yè)： 班級：姓名：學號：實驗二一、實驗目的1、了解應變片的測試原理與應用領域2,掌握應變片測試方法及典型轉換電路原理3、通過實驗數(shù)據(jù)分析處理，掌握獲得傳感器靜態(tài)特性性能指標的過程和方法。二、實驗內(nèi)容和要求1,觀察金屬箔式應變片的結構、貼片方式以及接橋方式;2.測試應變梁變形時的應變輸出;3、比較應變片不同接橋方式對電橋輸出結果的影響。三、多驗主要儀器設備和材料1,CYS型傳感器系統(tǒng)綜合實驗儀2,若干接插連接實驗導線。3、萬用表(非必需)四、實驗方法、步驟及結果測試一)實驗原理應變片是最常用的測力傳感元件。當使用應變片進行測試時，首先要將應變片牢固地粘貼到測試體表面。當測件受力發(fā)生變形，應變片敏感柵也隨同變形，其電阻值也隨之發(fā)生相應變化。之后，再通過測量轉換電路，將電阻值變化轉換成電壓信號輸出顯示。直流電橋是最常用的一種電測轉換電路。當電橋的相對臂電阻阻值乘積相等時，電橋平衡，此時電橋輸出電壓為零。若設電橋橋臂的四個電阻初始值分別為:R1=R2=R3=R4=R，當測試體表面產(chǎn)生變形，則其電阻的相對變化率分別為△R1/R1、△R2/R2,△R3/R3和△R4/R4。當使用一個應變片時，可組成半橋單臂電橋，在電阻變化量△R較小的情況下，電橋輸出電壓為U0=U△R/4*R；當使用二個應變片差動連接，組成半橋雙臂電橋，則有U0=U△R/2*R；而用四個應變片組成全橋形式，則輸出電壓為U0=U△R/R。由此可見，半橋單臂、半橋雙臂和全橋電路的靈敏度是依次增大的。通過本實驗，可以驗證說明箔式應變片組成半橋單臂、半橋雙臂和全橋的原理及工作性能。二）實驗步驟及結果測試1、儀表及電路調零2、半橋單臂接橋方式測試eq\o\ac(○,1)接橋。按半橋單臂電橋測試接線原理圖，將實驗模塊用實驗線連接成測試電橋。橋路中R1、R2、R3和WD為電橋中的固定電阻和直流調平衡電位器，R為箔式應變片。直流源為+-4V②測微頭置位·測微頭裝于懸臂梁前端的永氣磁鋼上。初始時，測微頭一般位于懸臂梁上方，不與梁接觸。測微頭置位，即是調節(jié)測微頭旋轉，通過頂桿使應變梁處于基本水平狀態(tài)。此時可認為懸臂梁上的應交片不受力其電阻為應變片初始值。③直流電橋平衡調整確定按圖接線無誤后，開啟儀器電源并預熱數(shù)分鐘。調整直流電橋W電位器，使測試系統(tǒng)電壓輸出為零。此時可認為電橋處于平衡狀態(tài)。④加載側試旋動鍘徽頭，帶動懸臂梁分別作向上或向下的移動，以水平狀態(tài)下輸出電壓為零。測微頭每轉一圈，對應垂直移動0.5mm，相應記錄差動放大器的一個輸出電壓值。向上或向下各移動5mm，記錄十組數(shù)據(jù)。以與eq\o\ac(○,1)相反的旋轉方向（反向加載），用同樣的方法測試，記錄數(shù)據(jù)。3、半橋雙臂接橋方式測試保持差動放大器增益不變，將R1換成為與應變片R工作狀態(tài)相反的另一應變片，形成半橋雙臂電橋，調好零點，用同樣方法，測出數(shù)據(jù)。4、全橋接橋方式測試保持放大器增益不變，將R3、R2兩個電阻換成另兩片應變片，接成一個直流全橋電路，調好零點，測出數(shù)據(jù)。五、實驗數(shù)據(jù)位移x(mm)00.511.522.533.544.5半橋單臂電壓V(mv)04710141822252832半橋單臂電壓V(mv)3228262218141062-2半橋雙臂電壓V(mv)72-7-15-22-31-38-47-59-63半橋雙臂電壓V(mv)-60-52-41-33-26-15-611120-80-80-60-40-200204000.511.522.533.544.5位移x（mm)電壓V（mv）半橋單臂電壓V(mv)半橋單臂電壓V(mv)半橋雙臂電壓V(mv)半橋雙臂電壓V(mv)半橋單臂靈敏度S1=△V1/△X=（4+3+3+4+4+4+3+3+4）/9*0.5=7.11(mv/mm)半橋單臂靈敏度S2=△V2/△X=(4+2+4+4+4+4+4+4+4)/9*0.5=7.56(mv/mm)半橋雙臂靈敏度S3=△V3/△X=（5+9+8+7+9+7+9+12+4）/9*0.5=15.56(mv/mm)半橋雙臂靈敏度S3=△V3/△X=(8+11+8+7+11+9+7+10+9)/9*0.5=17.78(mv/mm)六、思考題1、若要計算系統(tǒng)的回程誤差，測試數(shù)據(jù)該如何處理？答：計算系統(tǒng)的回程誤差，應把第二次實驗數(shù)據(jù)的電壓值取負值2、圖1中，若R和R1~R3均為應變片，接橋時未能接成差動形式，系統(tǒng)能否正常工作?為什么？答