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文本内容:
实验一金属应变片及其测量电路性能比较注意实验过程中,对各种旋钮的操作用力要适度,对各种器件的安置和安装要规范、适度,不要做各种破坏性尝试由于悬臂梁的额定载荷只有
0.5公斤,严禁在托盘上搁置超过200g的重物,严禁用手按压托盘
一、实验目的
(1)了解金属式应变片的应变效应
(2)了解和比较应变片单臂、半桥和全桥测量电路的工作原理、性能及特点
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=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,电桥的输出电压反映了相应的受力状态应变片及其测量电路实验原理如图
1、图2和图3所示图1应变片单臂电桥实验原理图图2应变片半桥实验原理图图3应变片全桥实验原理图
三、需用器件与单元主机箱±2V-±10V步进可调直流稳压电源、±15V直流稳压电源、电压表、应变式传感器实验模板、托盘、砝码、万用表应变传感器实验模板说明实验模板中的R
1、R
2、R
3、R4为应变片,没有文字标记的5个电阻符号下面是空的,其中4个组成电桥模型是为实验者组成电桥方便而设
四、实验步骤
1、将托盘安装到传感器上,如图4所示图4传感器托盘安装示意图
2、测量应变片的阻值当传感器的托盘上无重物时,分别测量应变片R
1、R
2、R
3、和R4的阻值在传感器的托盘上放置10只砝码后再分别测量R
1、R
2、R
3、和R4的阻值变化,分析应变片的受力情况(受拉的应变片,阻值变大,受压的应变片,阻值变小)
3、实验模板放大器调零按图5示意接线将主机箱上的电压表量程切换开关打到2V档,检查接线无误后合上主机箱电源开关调节放大器的增益电位器RW3到合适位置(先顺时针转到底,再逆时针回转1圈),再调节实验模板的调零电位器RW4使主机箱的电压表显示为0(零位调好后RW3电位器旋钮位置不要改动)关闭主机箱电源图5实验模板放大器调零接线示意图
4、应变片单臂电桥实验关闭主机箱电源,按图6示意图接线,将主机箱中的±2V-±10V步进可调直流稳压电源调节到±4V档;检查接线无误后合上主机箱电源开关,调节实验模板上的桥路平衡电位器RW1,使主机箱电压表显示为零;在传感器的托盘上依次增减放置一个20g砝码(尽量靠近托盘中心),读取相应的数显表电压值,记下实验数据填入表1关闭主机箱电源图6单臂电桥实验接线示意图表1应变片单臂电桥性能实验数据重量g20406080100120140160180200正行程电压mV反行程电压mV
5、应变片半桥性能实验按图7示意图接线,其它按步骤4进行,读取相应的数显表电压值,填入表2中关闭主机箱电源图7半桥实验接线示意图表2应变片半桥性能实验数据重量g20406080100120140160180200正行程电压mV反行程电压mV
6、应变片全桥性能实验按图8示意图接线(提示接线需根据全桥实验原理图并参考半桥接线图自行设计),其它按步骤4进行,读取相应的数显表电压值,填入表3中关闭主机箱电源图8全桥实验接线示意图(需自行设计)表3应变片全桥性能实验数据重量g20406080100120140160180200正行程电压mV反行程电压mV
7、全桥电路的标定实验通过对电路的标定使电路输出的电压值为重量对应值
(1)按图8全桥性能实验接线示意图接线(即在步骤6的基础上)
(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
0.200V2V档测量或-
0.200V
(3)拿去托盘上的所有砝码,调节电位器RW4(零位调节)使数显表显示为
0.00V
(4)重复
(2)
(3)步骤的标定过程,一直到精确为止,将砝码依次放在托盘上称重;放上笔、钥匙、手机之类的小东西称一下重量记录实验数据,填入表4表4电路标定后的实验数据重量(g)20406080100120140160180200电压mv
(5)实验完毕,关闭电源
(6)根据表
1、表2和表3的实验数据画出实验曲线,并计算灵敏度S=ΔV/ΔW(ΔV输出电压变化值,ΔW重量变化值)根据所得单臂、半桥和全桥电路输出的灵敏度,结合理论进行分析和比较。