实验1 金属箔式应变片性能—单臂电桥 ?
实验目的：了解金属箔式应变片，单臂单桥的工作原理和工作情况。? 实验原理：本实验说明箔式应变片及单臂直流电桥的电源的原理和工作情况。
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，其电阻也随之发生相应的变化，通过测量电路，转换成电信号输出显示。
电桥电路是最常用的非电量电测量电路中的一种，当电桥平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻R1、R2、R3、R4中，电阻的相对变化率分别为△R1／R1、△R2／R2、△R3／R3、△R4／R4，当使用一个应变片时，ΣR=△R／R；当二个应变片组成差动状态工作．则有ΣR=2△R／R，用四个应变片组成二个差对工作，且R1=R2=R3=R4=R，ΣR=4△R／R。其中R1、R2、R3、R4、R的电阻值均为350Ω左右。由此可知，单臂、半桥、全桥电路的灵敏度依次增大。
所需单元及部件：直流稳压电源、电桥、差动放大器、双平行梁测微头、一片应变片、
F/V表、主、副电源。?
旋钮初始位置：直流稳压电源打倒±2V档，F/V表打到2V档，差动放大增益最大。? 实验步骤：?
(1) 了解所需单元、部件在实验仪上的所在位置，观察梁上的应变片，应变片为棕色衬底箔
式结构小方薄片。上下二片梁的外表面各贴二片受力应变片和一片补偿应变片，测微头在双平行梁前面的支座上，可以上、下、前、后、左、右调节。?
(2) 将差动放大器调零：用连线将差动放大器的正（＋）、负（－）、地短接。将差动放大器
的输出端与F／V表的输入插口Vi 相连，差动放大器的地与F／V表的地相连；开启主、副电源；调节差动放大器的增益到最大位置，然后调整差动放大器的调零旋钮使F／V表显示为零，关闭主、副电源。
(3) 根据图１接线R1、R2、R3为电桥单元的固定电阻。R4=Rx为应变片；将稳压电源的切
换开关置±4V档，F／V表置20V档。调节测微头脱离双平行梁，开启主、副电源，调节电桥平衡网络中的W1，使F／V表显示为零，然后将F／V表置2V档，再调电桥W1（慢慢地调），使F／V表显示为零。
(4) 将测微头转动到10mm刻度附近，安装到双平等梁的自由端（与自由端磁钢吸合），调节
测微头支柱的高度（梁的自由端跟随变化）使F／V表显示最小，再旋动测微头，使F
／V表显示为零（细调零），这时的测微头刻度为零位的相应刻度。
图１?
（5）往下或往上旋动测微头，使梁的自由端产生位移记下F／V表显示的值。建议每旋动测微头一周即ΔX＝0.5mm记一个数值填入下表：? 位移（mm） 电压（mv） （6）据所得结果计算灵敏度S＝ΔV／ΔX（式中ΔX为梁的自由端位移变化，ΔV为相应F／V表显示的电压相应变化）。
（7）实验完毕，关闭主、副电源，所有旋钮转到初始位置。?
注意事项：?
1、总体实验注意事项
（1）实验前应检查实验接线是否完好，连接电路时应尽量使用较短的接插线；
（2）接插线插入插孔时轻轻的做一小角度的转动，以保证接触良好，拔出时应轻轻把反方向转动一下拔出，切忌用力拉扯接插线尾部，以免造成线内导线断裂；
（3）认真检查实验接线，确认接线无误并经指导教师检查后才能启动仪器电源，仪器内部稳压电源（±2V、±4V、±6V、±8V、±10V、±15V）不能对地短路。 2、本实验注意事项
(1) 电桥上端虚线所示的四个电阻实际上并不存在，仅作为一标记，让学生组桥容易。? (2) 做此实验时应将低频振荡器的幅度关至最小，以减小其对直流电桥的影响。? (3) 电位器W1、W2，在有的型号仪器中标为RD、RA。? (4) F／V表需预热几分钟表头才能稳定下来。
实验2 金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥比较?
实验目的：验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间关系。?
所需单元和部件：直流稳压电源、差动放大器、电桥、F／V表、测微头、双平行梁、应
变片、主、副电源。?
有关旋钮的初始位置：直流稳压电源打到±2V档，F／V表打到2V档，差动放大器增益
打到最大。?
实验步骤：?
(1) 按实验一方法将差动放大器调零后，关闭主、副电源。?
(2) 按图1接线，图中R4=Rx为工作片，r及W1为调平衡网络。??????
(3) 调整测微头使双平行梁处于水平位置(目测)，将直流稳压电源打到±4V档。选择适当的放大增益，然后调整电桥平衡电位器W1，使表头显示零(需预热几分钟表头才能稳定下来)。(4) 转动测微头，记录应变梁向上位移及数字电压显示的电压值。每移位0.5 ㎜记录一对应电压值，共上移5 ㎜。将测得数值填入下表，然后关闭主、副电源： 位移量0.5 （㎜） 电压值 （V） 根据表中所测数据计算系统灵敏度S（ S ??X / ?V ） 和电桥电压灵敏度Ku(Ku 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 ?Uo)，并做出V-X 关系曲线。
?R/R(5) 保持放大器增益不变，将R3固定电阻换为与R4工作状态相反的另一应变片即取二片受力方向不同应变片，形成半桥，调节测微头使梁到水平位置（目测），调节电桥W1使F／V表显示表显示为零，重复（4）过程同样测得读数，填入下表： 位移量0.5 （㎜） 电压值 （V） (6) 保持差动放大器增益不变，将R1，R2两个固定电阻换成另两片受力应变片（即R1换成 ，R2换成 ，）组桥时只要掌握对臂应变片的受力方向相同，邻臂应变片的受力方
1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 向相反即可，否则相互抵消没有输出。接成一个直流全桥，调节测微头使梁到水平位置，调节电桥W1同样使F／V表显示零。重复（4）过程将读出数据填入下表：
位移量0.5 （㎜） 电压值 （V） (7) 在同一坐标纸上描出X-V曲线，比较三种接法的灵敏度。?
1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 注意事项：?
(1) 在更换应变片时应将电源关闭。?
(2) 在实验过程中如有发现电压表发生过载，应将电压量程扩大。? (3) 在本实验中只能将放大器接成差动形式，否则系统不能正常工作。? (4) 直流稳压电源±4V不能打的过大，以免损坏应变片或造成严重自热效应。? (5) 接全桥时请注意区别各片子的工作状态方向。
(6) 接入半桥和全桥的应变片须注意其受力方向，使其接成差动式。
思考题：
1、金属电阻应变片和半导体应变片工作原理上有哪些不同？ 2、什么是传感器差动结构？传感器采用差动结构有什么优点？ 3、本实验电路对直流稳压电源和对放大器有何要求？
实验预习和实验报告要求
1、认真复习电阻应变式传感器的工作原理及测量电路有关章节。
2、认真阅读本实验的指导书。实验内容、步骤以及概念不清楚，不得进行实验。 3、熟悉 CSY系列传感器系统实验仪的结构布置、使用办法及注意事项。 4、实验报告内容：
（1） 用坐标纸绘制单臂、半桥、全桥情况下，悬臂梁向上位移时，输出电压V0与位移 量X 的关系曲线，并按端基法计算非线性误差；
（2） 分别计算单臂、半桥、全桥时的电桥电压灵敏度KU和系统灵敏度S。 （3） 对实验结果讨论； （4） 完成思考题。