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自动化传感器实验报告二金属箔式应变片——半桥性能实验

篇一：传感器实验报告

`实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验

一、实验目的:了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工

作原理和性能。

二、基本原理:电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值

发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：

ΔR/R=Kε

式中ΔR/R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数，ε=Δ

L/L为电阻丝长度相对变化，金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等

工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位受力状态变化、电桥

的作用完成电阻到电

压的比例变化，电桥的输出电压反应了相应的受力状态。

Ug?

EK

(?1??2??3??4)4

对单臂电桥输出电压U01=EKε/4；对等臂电桥输出电压

U01=EKε/2；对全电桥输出电压U01=EKε。电桥的非线性误差

??K??(K?)2?(K?)3???

121?K?2

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三、需用器件与单元：应变式传感器实验模板、应变式传感器、

砝码、数显表、±15V电源、±4V电源。

四、实验步骤：

1、接入模板电源±15V(从主控箱引入)，检查无误后，合上主

控箱电源开关，将实验模板调节增益电位器Rw3顺时针调节大致到

中间位置，再进行差动放大器调零，方法为将差放的正、负输入端与

地短接，输出端与主控箱面板上数显表电压输入端Vi相连，调节实

验模板上调零电位器RW4，使数显表显示为零(数显表的切换开关打

到2V档)。关闭主控箱电源。

2、将应变式传感器的其中一个应变片R1(即模板左上方的R1)接

入电桥作为一个桥臂与R5、R6、R7接成直流电桥(R5、R6、R7模块

内已连接好)，接好电桥调零电位器Rw1，接上桥路电源±4V(从主控

箱引入)如图1-2所示。检查接线无误后，合上主控箱电源开关。调节

Rw1，使数显表显示为零。

3、在电子称上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码

和读取相应的数显表值，直到200g砝码加完。

R(线性度)=0.999395909474847Y(拟合直线)=0.1751*X-0.4667;

用MATLAB作出试验曲线与拟合曲线，如下图所示：

灵敏度S??u/?w?3.52/20?0.176V/Kg由最小二乘法，求的拟合直线

为a=?0.4667,b?0.1751,r?0.999396

砝码为200g时，输出与拟合直线偏差最

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大，?m=0.55mV,?f1=?m/yF.S?100%=0.55/34.55?1.6%

由实验结果分析，在实验范围内，输出电压与应变片所受力呈

线性关系，并且误差小，灵敏度很高，基本线性关系可近似由公式

y?0.1751?m来确定。

六、思考题：

单臂电桥时，作为桥臂电阻应变片应选用：(1)正(受拉)应变片(2)

负(受压)应变片(3)正、负应变片均可以。

答：正负应变片均可以，当选择正应变片时，应将应变片装在

横梁的上边；当选择负应变片时，应装在横梁的下方。

实验二金属箔式应变片——半桥性能实验

一、实验目的：比较半桥与单臂电桥的不同性能，了解其特点。

二、基本原理：不同受力方向的两片应变片接入电桥作为邻边，电桥

输出灵敏度提高，非线性得到改善。当两片应变片阻值和应变量相同

时，其桥路输出电压U02=EK/ε2。三、需用器件与单元：同实验一。

四、实验步骤：

1、传感器安装同实验一。做实验(一)2的步骤，实验模板差动放

大器调零。

2、将适当的两片应变片接入桥路。R1、R2为实验模板左上方

的应变片，注意R2和R1受力状态相反，即将传感器中两片受力相反

(一片受拉、一片受压)的电阻应变片作为电桥的相邻边。接入桥路电

源±4