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，拉伸时电阻
增大，压缩时电阻减小，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=ΔL/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。对单臂电桥输出电压U01=EKε/4。
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、直流电压表、
±15V电源、±4V电源、万用表(自备)。
四、实验步骤：
1、根据图(1-1)应变式传感器的插头插入应变传感器模块（Ti）上。传感器中各应变片就接入模板的左上方的R1、R2、R3、R4。加热丝也贴在应变传感器上，用时插入+5V的直流电源，可用万用表进行测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω，加热丝阻值为50Ω左右。
图1-1 应变式传感安装示意图
2、接入模板电源±15V(从主控台引入)，检查无误后，合上主控台电源开关，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，Vo1与Vi2连接，输出端Vo2与主控台面板上直流电压表输入端“+”相连，调节实验模板上调零电位器RW4，使直流电压表显示为零(直流电压表的切换开
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关打到2V档)。关闭主控台电源。
3、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，合上主控台电源开关。调节Rw1，使直流电压表显示为零。
图1-2 应变式传感器单臂电桥实验接线图
4、在电子称上放置一只砝码，读取直流电压表数值，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g砝码加完。记下实验结果填入表1-1，关闭电源。
重量(g) 20 40 19 25 32 39 45 49 160 53 180 59 200 68 电压(mv) 14 5、根据表1-1计算系统灵敏度S，S=Δu/ΔW(Δu输出电压变化量；ΔW重量变化量)计算线性误差：δf1=Δm/yF2S3100%式中Δm为输出值(多次测量时为平均值)与拟合直线的最大偏差：yF2S满量程输出平均值，此外为500g或200g。
五、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。
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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、根据图2-1接线。R1、R2为实验模板左上方的应变片，注意R2应和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±4V，调节电桥调零电位器Rw1进行桥路调零，实验步骤3、4同实验一中4、5的步骤，将实验数据记入表2-1，计算灵敏度S=ΔU/ΔW，非线性误差δ显示说明R2与R1为相同受力状态应变片，应更换另一个应变片。
f2。若实验时无数值
图2-1 应变片传感器半桥实验接线图
表2-1半桥测量时，输出电压与负载重量的关系
重量(g) 27 38 52 64 82 89 99 110 123 电压(mv) 17 五、思考题：
1、半桥侧量时两片不同受力状态的电阻应变片接入电桥时，应放在：(1)对边(2)邻边。 2、桥路(差动电桥)测量时存在非线性误差，是因为：(1)电桥测量原理上存在非线性(2)应变片应变效应是非线性的(3)调零值不是真正为零。
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实验三 金属箔式应变片——全桥性能实验
一、实验目的：了解全桥测量电路优点。
二、基本原理：全桥测量电路中，将受力性质相同的两应变片接入电桥对边，不同的
接入邻边，当应变片初始阻值：R1= R2= R3=R4，其变化值ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4时，其桥路输出电压U03=KEε。其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到改善。
三、需用器件和单元：同实验一。 四、实验步骤：
1、传感器安装同实验一。
2、根据图3-1接线，实验方法与实验二相同。将实验结果填入表3-1；进行灵敏度和非线性误差计算。
图3-1 全桥性能实验接线图
表3-1全桥输出电压与加负载重量值
重量(g) 46 69 92 115 138 161 184 207 229 电压(mv) 24 五、思考题：
1、全桥测量中，当两组对边(R1、R3为对边)电阻值R相同时，即R1= R3, R2= R4,而R1
≠R2时，是否可以组成全桥：(1)可以(2)不可以。
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2、某工程技术人员在进行材料拉力测试时在棒材上贴了两组应变片，如何利用这四片电阻应变片组成电桥，是否需要外加电阻。
图3-2 应变式传感器受拉时传感器圆周面展开图
实验四 金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较
一、实验目的：比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度，得出相应的结论。 二、实验步骤：根据实验一、二、三所得的单臂、半桥和全桥输出时的灵敏度和非线性度，从理论上进行分析比较。阐述理由(注意：实验一、二、三中的放大器增益必须相同)。
实验五 金属箔式应变片的温度影响实验
一、实验目的：了解温度对应变片测试系统的影响。
二、基本原理：电阻应变片的温度影响，主要来自两个方面。敏感栅丝（即金属丝）的温度系数，应变栅线膨胀系数与弹性体(或被测试件)的线膨胀系数不一致会产生附加应变。因此当温度变化时，在被测体受力状态不变时，输出会有变化。
三、需用器件与单元：应变传感器实验模板、直流电压表、直流电源、加热器(已贴在应变片底部)
四、实验步骤：
1、保持实验三实验结果。
2、将200g砝码加于砝码盘上，在直流电压表上读取某整数值U01。
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