金属箔式应变片的性能试验
学校：汕头大学 专业：电子信息工程 年级：10级 姓名：胡丹
(一)
一、
实验目的
单臂电桥性能检测法
了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理与性能，并掌握应变片测量电路。 二、 基本原理
电阻丝在外力作用下发生机械形变时，其电阻值会发生变化，这就是电阻应变效应。
且
（
为应变灵敏系
数）
金属箔式应变片是一种敏感器件，通过它可以转换被测部位的受力状态变化。而电桥的
作用就是完成电阻到电压的变化，其输出反映了相应的受力状态。单臂电桥输出电压
。
三、
实验设备
）、应变式传感器实验模板、托盘、砝码。
主机箱（
四、
实验数据处理
重量和电压数据
重量和电压的关系曲线
1. 计算单臂测量系统的灵敏度S：
的平均值为：
灵敏度
2. 计算非线性误差：
这里以理论拟合直线，即以输出0%为起点，满量程输出（此处为49mV）的100%
作终点的直线（
）为基准直线。如上图所示，可以看出，
当砝码总重20g时取得最大偏差。
而
五、
，所以，。
思考题
1. 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）
（3）正、负应变片均可以？ 答：正、负应变片均可以。当采用负应变片时，得到的电压是负值。
2. 查阅传感器的相关资料，概述衡量传感器的性能特性都有哪些指标？
答：静态特性：线性度、迟滞、重复性、阈值、灵敏度、稳定性、噪声、漂移；
动态特性：时间常数、阻尼系数、固有频率
。
(二) 半桥性能检测法
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，非线性误差也可以消除。当应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压 三、
。
实验设备
）、应变式传感器实验模板、托盘、砝码。
主机箱（ 四、
实验数据处理
重量和电压数据
重量和电压的关系曲线
1. 计算单臂测量系统的灵敏度S：
的
平
均
值
为
：
灵敏度
2. 计算非线性误差：
这里以理论拟合直线，即以输出0%为起点，满量程输出（此处为100mV）的100%
作终点的直线（
）为基准直线。如上图所示，可以看出，
当砝码总重20g时取得最大偏差。
而
，所以，。
五、 思考题
1. 半桥测量时两个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。
答：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。
答：调零值不是真正为零。
(三)
一、 实验目的
了解全桥测量电路的优点。 二、
基本原理
全桥性能检测法
全桥测量电路中，将受力方向相同的两应变片接入电桥对边，相反的应变片接入电桥邻边。当应变片初始阻值：
，其变化值
时，其桥路
输出电压
误差均得到改善。 三、
实验设备
。其输出灵敏度比半桥电路又提高了一倍，非线性误差和温度
主机箱（）、应变式传感器实验模板、托盘、砝码。
四、
实验数据处理
重量和电压的关系曲线
1. 计算单臂测量系统的灵敏度S：
的
平
均
值
为
：
灵敏度
2. 计算非线性误差：
这里以理论拟合直线，即以输出0%为起点，满量程输出（此处为197mV）的100%作终点的直线（
）为基准直线。如上图所示，分析数据和
可以得到，当砝码总重120g时取得最大偏差。
而
五、
，所以，。
思考题
为对边）电阻值相同时，即
，
，而
1. 测量中，当两组对边（
时，是否可以组成全桥：（1）可以；（2）不可以。
答：不可以。
(四)
一、 二、
实验设备 实验目的
直流全桥的应用—电子秤实验
了解全桥测量电路的优点。
主机箱（
三、
）、应变式传感器实验模板、托盘、砝码。
实验数据处理
重量和电压数据
1. 计算单臂测量系统的灵敏度S：
的平均值为
：
灵敏度
2. 计算非线性误差：
这里以理论拟合直线，即以输出0%为起点，满量程输出（此处为200mV）的100%作终点的直线
（到，最大偏差
。
）为基准直线。如上图所示，分析数据和可以得
所以，。
因为，，所以只要把电压表的量纲改为g，该电路就可以作
为一个电子秤来称重了。
(五) 金属箔式应变片的温度影响实验
一、 实验目的
了解全桥测量电路的优点。
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
数与被测试件的线膨胀系数不一致会产生附加应变。因此，被测体受力状态不变而温度变化时，输出会有变化。
三、 实验设备与器件
主机箱、应变式传感器实验模板（含加热器）、托盘、砝码。
四、
因为
实验数据处理
，
,所以
五、 思考题
查阅传感器的相关资料，阐述金属箔式应变片的温度影响有哪些消除方法。
答：金属箔式应变片的温度影响可以通过以下几种方法消除：温度自补偿法、电桥线路补偿法、辅助测量补偿法、热敏电阻补偿法、计算机补偿法等。而最常用的是温度自补偿法和电桥线路补偿法。
温度补偿法：利用温度补偿片进行补偿。温度补偿片是一种特制的、具有温度补偿作用的应变片，将其粘贴在被测件上，当温度变化时，与产生的附加应变片相互抵消。 电桥线路补偿法：电桥补偿是最常用的、效果最好的补偿方法，应变片通常作为平衡电桥的一个臂来测量应变。在被测试件感受应变的位置上安装一个应变片R1（工作片）；在时间按不受力的位置粘贴一个应变片R2（补偿片），两个应变片的安装位置靠近，完全处于一个温度场中。测量时两者连接到相邻的电桥臂上，当温度变化时，电阻R1、R2都发生变化，当温度变化相同时，因材料相同温度系数相同，因此温度引起的电阻变化相同，
，电桥输出与温度无关。
金属箔式应变片的性能试验
学校：汕头大学 专业：电子信息工程 年级：10级 姓名：胡丹
(一)
一、
实验目的
单臂电桥性能检测法
了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理与性能，并掌握应变片测量电路。 二、 基本原理
电阻丝在外力作用下发生机械形变时，其电阻值会发生变化，这就是电阻应变效应。
且
（
为应变灵敏系
数）
金属箔式应变片是一种敏感器件，通过它可以转换被测部位的受力状态变化。而电桥的
作用就是完成电阻到电压的变化，其输出反映了相应的受力状态。单臂电桥输出电压
。
三、
实验设备
）、应变式传感器实验模板、托盘、砝码。
主机箱（
四、
实验数据处理
重量和电压数据
重量和电压的关系曲线
1. 计算单臂测量系统的灵敏度S：
的平均值为：
灵敏度
2. 计算非线性误差：
这里以理论拟合直线，即以输出0%为起点，满量程输出（此处为49mV）的100%
作终点的直线（
）为基准直线。如上图所示，可以看出，
当砝码总重20g时取得最大偏差。
而
五、
，所以，。
思考题
1. 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）
（3）正、负应变片均可以？ 答：正、负应变片均可以。当采用负应变片时，得到的电压是负值。
2. 查阅传感器的相关资料，概述衡量传感器的性能特性都有哪些指标？
答：静态特性：线性度、迟滞、重复性、阈值、灵敏度、稳定性、噪声、漂移；
动态特性：时间常数、阻尼系数、固有频率
。
(二) 半桥性能检测法
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，非线性误差也可以消除。当应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压 三、
。
实验设备
）、应变式传感器实验模板、托盘、砝码。
主机箱（ 四、
实验数据处理
重量和电压数据
重量和电压的关系曲线
1. 计算单臂测量系统的灵敏度S：
的
平
均
值
为
：
灵敏度
2. 计算非线性误差：
这里以理论拟合直线，即以输出0%为起点，满量程输出（此处为100mV）的100%
作终点的直线（
）为基准直线。如上图所示，可以看出，
当砝码总重20g时取得最大偏差。
而
，所以，。
五、 思考题
1. 半桥测量时两个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。
答：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。
答：调零值不是真正为零。
(三)
一、 实验目的
了解全桥测量电路的优点。 二、
基本原理
全桥性能检测法
全桥测量电路中，将受力方向相同的两应变片接入电桥对边，相反的应变片接入电桥邻边。当应变片初始阻值：
，其变化值
时，其桥路
输出电压
误差均得到改善。 三、
实验设备
。其输出灵敏度比半桥电路又提高了一倍，非线性误差和温度
主机箱（）、应变式传感器实验模板、托盘、砝码。
四、
实验数据处理
重量和电压的关系曲线
1. 计算单臂测量系统的灵敏度S：
的
平
均
值
为
：
灵敏度
2. 计算非线性误差：
这里以理论拟合直线，即以输出0%为起点，满量程输出（此处为197mV）的100%作终点的直线（
）为基准直线。如上图所示，分析数据和
可以得到，当砝码总重120g时取得最大偏差。
而
五、
，所以，。
思考题
为对边）电阻值相同时，即
，
，而
1. 测量中，当两组对边（
时，是否可以组成全桥：（1）可以；（2）不可以。
答：不可以。
(四)
一、 二、
实验设备 实验目的
直流全桥的应用—电子秤实验
了解全桥测量电路的优点。
主机箱（
三、
）、应变式传感器实验模板、托盘、砝码。
实验数据处理
重量和电压数据
1. 计算单臂测量系统的灵敏度S：
的平均值为
：
灵敏度
2. 计算非线性误差：
这里以理论拟合直线，即以输出0%为起点，满量程输出（此处为200mV）的100%作终点的直线
（到，最大偏差
。
）为基准直线。如上图所示，分析数据和可以得
所以，。
因为，，所以只要把电压表的量纲改为g，该电路就可以作
为一个电子秤来称重了。
(五) 金属箔式应变片的温度影响实验
一、 实验目的
了解全桥测量电路的优点。
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
数与被测试件的线膨胀系数不一致会产生附加应变。因此，被测体受力状态不变而温度变化时，输出会有变化。
三、 实验设备与器件
主机箱、应变式传感器实验模板（含加热器）、托盘、砝码。
四、
因为
实验数据处理
，
,所以
五、 思考题
查阅传感器的相关资料，阐述金属箔式应变片的温度影响有哪些消除方法。
答：金属箔式应变片的温度影响可以通过以下几种方法消除：温度自补偿法、电桥线路补偿法、辅助测量补偿法、热敏电阻补偿法、计算机补偿法等。而最常用的是温度自补偿法和电桥线路补偿法。
温度补偿法：利用温度补偿片进行补偿。温度补偿片是一种特制的、具有温度补偿作用的应变片，将其粘贴在被测件上，当温度变化时，与产生的附加应变片相互抵消。 电桥线路补偿法：电桥补偿是最常用的、效果最好的补偿方法，应变片通常作为平衡电桥的一个臂来测量应变。在被测试件感受应变的位置上安装一个应变片R1（工作片）；在时间按不受力的位置粘贴一个应变片R2（补偿片），两个应变片的安装位置靠近，完全处于一个温度场中。测量时两者连接到相邻的电桥臂上，当温度变化时，电阻R1、R2都发生变化，当温度变化相同时，因材料相同温度系数相同，因此温度引起的电阻变化相同，
，电桥输出与温度无关。