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满量程输出平均值,此处为200g(或500g)。
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。
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:不同受力方向的两只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。
当应变片阻值和应变量相同时,其桥路输出电压UO2=EKε/2。
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)的步骤2,实验模板差动放大器调零。
2、根据图1-3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1-2,计算灵敏度S2=U/W,非线性误差δf2。若实验时无数值显示说明R2与R1为相同受力状态应变片,应更换另一个应变片。
图1-3应变式传感器半桥实验接线图
表1-2半桥测量时,输出电压与加负载重量值
CSY2000实验指南 第7页 共48页 重量 电压 五、思考题:
1、半桥测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。
实验三 金属箔式应变片――全桥性能实验
一、实验目的:了解全桥测量电路的优点。
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,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1-4接线,实验方法与实验二相同。将实验结果填入表1-3;进行灵敏度和非线性误差计算。
1-4全桥性能实验接线图
表1-3全桥输出电压与加负载重量值
CSY2000实验指南 第8页 共48页 重量 电压 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。
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。
R4
F
图1-5应变式传感器受拉时传感器圆周面展开图
F R2 R4 R3 F F R1 R3 R1 R2 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。敏感栅丝的温度系数,应变栅的线膨胀系
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
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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、数显表单元、直流源、加热器(已贴在应变片底部) 四、实验步骤:
1、保持实验四的实验结果。
2、放200g砝码加于砝码盘上,在数显表上读取某一整数值UO1。
3、将5V直流稳压电源接于实验模板的加热器插孔上,数分钟后待数显表电压显示基本稳定后,记下读数Uot ,Uot-U01即为温度变化的影响。计算这一温度变化产生的相对误差 ??Uot?Uo1?100%Uot五、思考题
1、金属箔式应变片温度影响有哪些消除方法? 2、应变式传感器可否用于测量温度?
实验六 直流全桥的应用――电子秤实验
一、实验目的:了解应变直流全桥的应用及电路的标定。
二、基本原理:电子秤实验原理为实验三,全桥测量原理,通过对电路调节使电路输出的电压值为重量
对应值,电压量纲(V)改为重量纲(g)即成为一台原始电子秤。
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 四、实验步骤:
1、按实验一中2的步骤,将差动放大器调零,按图1-4全桥接线,合上主控台电源开关,调节电桥平衡电位RW1,使数显表显示0.00V。
2、将10只砝码全部置于传感器的托盘上,调节电位器RW3(增益即满量程调节)使数显表显示为0.200V(2V档测量)或-0.200V。
3、拿去托盘上的所有砝码,调节电位器R W4(零位调节)使数显表显示为0.0000V。
4、重复2、3步骤的标定过程,一直到精确为止,把电压量纲V改为重量纲g,就可以称重。成为一台原始的电子秤。
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5、把砝码依次放在托盘上,填入下表1-4。 重量(g) 电压(mv) 6、根据上表,计算误差与非线性误差。
实验七 交流全桥的应用――振动测量实验
一、实验目的:了解利用交流电桥测量动态应变参数的原理与方法。
二、基本原理:对于交流应变信号用交流电桥测量时,桥路输出的波形为一调制波,不能直接显示其应
变值,只有通过移相检波和滤波电路后才能得到变化的应变信号,此信号可以从示波器或用交流电压表读得。
三、需用器件与单元:音频振荡器、低频振荡器、万用表(自备)、应变式传感器实验模板、相敏检波
器模板、双综示波器、振动源。
四、实验步骤:
1、模块上的传感器不用,改为振动梁的应变片,即台面上的应变输出。
2、将台面三源板上的应变插座用连接线插入应变传感器实验模板上。因振动梁上的四片应变片已组成全桥,引出线为四芯线,因此可直接接入实验模板面上已联成电桥的四个插孔上。接线时应注意连接线上每个插头的意义,对角线的阻值为350Ω,若二组对角线阻值均为350Ω则接法正确(万用表测量)。
3、根据图1-8,接好交流电桥调平衡电路及系统,R8、Rw1、C、Rw2为交流电桥调平衡网络。检查接线无误后,合上主控台电源开关,将音频振荡器的频率调节到1KHz左右,幅度调节到10Vp-p(频率可用数显表Fin监测,幅度用示波器监测)