实验一 金属箔式应变片及转换电路性能

厦门大学嘉庚学院传感器实验报告实验项目：实验一、二、三 金属箔式应变片——单臂、半桥、全桥实验台号：专 业： 物联网工程 年 级： 2014级 班 级： 1班 学生学号： ITT4004 学生姓名： 黄曾斌实验时间： 2016 年 5 月 20 日实验一 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．基本原理金属电阻丝在未受力时，原始电阻值为R=ρL/S 。

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：式中R R /∆为电阻丝电阻的相对变化，K 为应变灵敏系数，L L /∆=ε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的受力状态变化，电桥的作用是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。

输出电压：1.单臂工作：电桥中只有一个臂接入被测量，其它三个臂采用固定电阻；输出UO14/εEK =。

2.双臂工作：如果电桥两个臂接入被测量，另两个为固定电阻就称为双臂工作电桥，又称为半桥形式；半桥电压输出UO22/εEK =。

3.全桥方式：如果四个桥臂都接入被测量则称为全桥形式。

全桥电压输出U O3εEK =。

三．需用器件与单元CGQ-001实验模块、CGQ-013实验模块、应变式传感器、砝码、电压表、±15V 电源、±4V 电源、万用表（自备）。

()()ER R R R R R R R U O 43213241++-=四．实验步骤1．根据图1-1应变式传感器已装于应变传感器模块上。

传感器中各应变片已接入模块的左上方的BF 1、BF 2、BF 3、BF 4。

加热丝也接于模块上，可用万用表进行测量判别，R BF1= R BF2= R BF3= R BF4=350Ω，加热丝阻值为50Ω左右。

2．差放调零 3．电桥调零4．在电子秤上放置一只砝码，读取电压表数值，依次增加砝码和读取相应的电压表值，直到200g 砝码加完。

实验一 传感器综合实验-金属箔式应变片一、实验目的1、了解金属箔式应变片，单臂单桥的工作原理和工作情况。

2、验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间关系。

二、所需模块及仪器设备：直流恒压源 DH-VC2、电桥模块（只提供器件）、差动放大器（含调零模块）、电桥模 块、测微头及连接件、应变片、万用表、九孔板接口平台和传感器实验台一。

旋钮初始位置：直流恒压源 DH-VC2±4V 档，万用表打到 2V 档，差动放大增益中间位置。

三．实验原理：传感器是实验测量获取信息的重要环节，通常传感器是指一个完整的测量系统或者装置，他能感受规定的被测量的信号并按一定的规律转化成输出信号。

传感器给出的是电信号。

传感器的组成传感器由图1-1所示的几部分组成。

其中，敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的物理量；转换元件把敏感元件的输出作为它的输入，转换成电路参量；上述电路参数接入基本转换电路，便可转换成电量输出。

图1-1 传感器的组成由半导体材料制成的物性性传感器基本是敏感元件与转换元件二合一，直接能将被测量转换为电量输出，如压电传感器、光电池。

热敏电阻等。

传感器的静态特性传感器的静态特性是指当被测量的值处于稳定状态时的输入输出关系。

只考虑传感器的静态特性时，输入量与输出量之间的关系式中不含有时间变量。

衡量静态特性的重要指标是线性度、 灵敏度，迟滞和重复性等。

1．线性度传感器的线性度是指传感器的输出与输入之间数量关系的线性程度。

输出与输入关系可分为线性特性和非线性特性。

从传感器的性能看，希望具有线性关系，即具有理想的输出输入关系。

但实际遇到的传感器大多为非线性，如果不考虑迟滞和蠕变等因素，传感器的输出与输入关系可用一个多项式表示：01122n n y a a x a x ...a x =++++ （1-1）式中：a 0——输入量x 为零时的输出量；a 1，a 2，…，a n ——非线性项系数。

各项系数不同，决定了特性曲线的具体形状各不相同。

一、实验目的：了解金属箔式应变片，单臂、半桥、全桥电桥的工作原理。

二、实验原理：电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成，一种利用电阻材料的应变效应工程结构件的内部变形转化为电阻变化的传感器。

此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的形变，然后由电阻应变片将弹性元件的形变转化为电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或者电流变化信号输出。

它可用于能转化成形变的的各种物理量的检测。

贴片式应变片的应用：在贴片式工艺的传感器上普遍应用金属箔式应变片，贴片半导体应变片很少应用（温漂、稳定性、线性度不好且易损坏），一般半导体应变采用N型单晶硅为传感器的弹性元件，在它上面直接蒸镀扩散出半导体电阻应变薄膜（扩散出敏感栅），制成扩散型压阻式（压阻效应）传感器。

箔式应变片的基本结构：金属箔式应变片是在用苯酚、环氧树脂等绝缘材料的基板上，粘贴直径为0.025mm左右的金属丝或者金属箔制成，如下图所示：金属箔式应变片是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件。

电阻丝在外力的作用下发生机械形变时，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△R/R=Kε。

式中△R/R为电阻丝电阻的相对变化，K为应变灵敏系数，ε=△L/L为电阻丝长度相对变化。

电桥是完成电阻到电压的比例变化，测取电压值。

(1)单臂电桥: 输出电压U01=EKε/4，输出信号最小，线性、稳定性较差。

(2)半桥：选用不同受力方向的应变片接入电桥作为邻边。

当两片应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压U02=EKε/2，整体性能比单臂有所改善。

(3)全桥：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，其桥路输出电压U03=KEε。

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。

(4)比较：量程不同，精度不同，选用比较多的是半桥或全桥。

三、使用仪器、材料：可调直流稳压电源、电桥、差动放大器、双平行梁、测微头、应变片、电压/频率表、主、副电源；准备导线；副电源管下面电路部分。

实验一-金属箔式应变片实验报告金属箔式应变片实验报告一、实验目的1.学习和了解金属箔式应变片的基本原理和应用。

2.掌握应变片的粘贴和测试方法。

3.通过实验数据分析，理解应变、应力和弹性模量的关系。

二、实验原理金属箔式应变片是一种用于测量物体应变的传感器，其工作原理基于电阻的应变效应。

当金属导体受到拉伸或压缩时，其电阻值会发生变化。

这种现象称为“应变效应”。

利用这一原理，可以将应变片粘贴在待测物体上，通过测量电阻值的变化来推算物体的应变。

三、实验步骤1.准备材料：金属箔式应变片、放大镜、砂纸、酒精、丙酮、吹风机、应变计、电阻表、加载装置（如砝码或液压缸）。

2.选定待测物体并清理表面。

对待测物体表面进行打磨、清洁和干燥处理，确保表面无油污和杂质。

3.粘贴应变片：将金属箔式应变片粘贴在待测物体表面，确保应变片与物体表面完全贴合，无气泡和褶皱。

使用放大镜观察应变片的位置和贴合程度。

4.连接电阻表：将应变片的引脚连接到电阻表上，确保连接稳定可靠。

5.加载待测物体：采用适当的加载装置对待测物体进行加载，使物体产生应变。

记录加载过程中电阻表读数的变化。

6.数据记录：在加载过程中，每隔一定时间记录一次电阻表读数，并观察应变片应变的规律。

当应变达到最大值时，停止加载并记录最终的电阻值。

7.数据处理和分析：根据记录的电阻值和已知的应变系数，计算出物体的应变值。

分析应变、应力和弹性模量之间的关系。

四、实验结果与分析1.应变测量结果：通过电阻表测量得到应变片的电阻值变化量，根据应变系数计算得到物体的应变值。

2.应力和弹性模量之间的关系：根据弹性力学的基本原理，应力和弹性模量之间存在一定的关系。

本实验中，通过测量物体的应变和应力，可以进一步计算出物体的弹性模量。

3.应变片灵敏度的分析：通过比较不同应变片在同一物体上的测量结果，可以分析应变片的灵敏度和精度。

五、实验总结通过本次实验，我们学习和了解了金属箔式应变片的基本原理和应用，掌握了应变片的粘贴和测试方法，并通过实验数据分析，理解了应变、应力和弹性模量的关系。

实验1 金属箔式应变片――单臂电桥性能实验一、实验目的：1、了解金属箔式应变片的应变效应2、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，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。

，对单臂电桥输出电压U o1= 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－电子秤、砝码、数显表、±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（电子秤）已装于应变传感器模板上。

传感器中各应变片已接入模板的左上方的R1、R2、R3、R4。

加热丝也接于模板上，可用万用表进行测量判别，R 1＝R2＝R3＝R4＝350Ω，加热丝阻值为50Ω左右图1－1 应变式传感器安装示意图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R W3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，输出端与主控台面板上数显表输入端V i相连，调节实验模板上调零电位器R W4，使数显表显示为零（数显表的切换开关打到2V 档）。

关闭主控箱电源（注意：当R w3、R w4的位置一旦确定，就不能改变。

一直到做完实验为止）。

3、将应变式传感器的其中一个电阻应变片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模块内已接好），接好电桥调零电位器R W1，接上桥路电源±4V（从主控台引入）如图1－2所示。

检查接线无误后，合上主控台电源开关。

实验报告姓名：学号：班级：实验项目名称：实验一金属箔式应变片性能——单臂电桥，半桥实验目的：了解金属箔式应变片，单臂单桥的工作原理和工作情况；：验证单臂、半桥性能及相互之间关系。

实验原理：单臂、半桥、全桥是指在电桥组成工作时，有一个桥臂、二个桥臂、全部四个桥臂（用应变片）阻值都随被测物理量而变化。

电桥的灵敏度：电桥的输出电压（或输出电流）与被测应变在电桥的一个桥臂上引起的电阻变化率之间的比值，称为电桥的灵敏度。

如图是直流电桥，它的四个桥臂由电阻R1、R2、R3、R4组成，U。

是供桥电压，输出电压为：当R1×R3=R2×R4则输出电压U为零，电桥处于平衡状态。

如果将R4换成贴在试件上的应变片，应变片随试件的受力变形而变形，引起应变片电阻R4的变化，平衡被破坏，输出电压U发生变化。

当臂工作时，电桥只有R4桥臂为应变片，电阻变为R＋R，其余各臂仍为固定阻值R,代入上式有组桥时，R1和R3，R2和R4受力方向一致。

实验步骤（电路图）：（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，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；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。

图1金属箔式应变片性能—单臂电桥电路（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。

【精品】实验一金属箔式应变片性能实验目的：探究金属箔式应变片的性能，包括灵敏度、线性性以及温度特性。

实验步骤：1. 准备实验所需材料和仪器：金属箔式应变片、应变测量仪、电阻箱、电流表、交流电源、温度计。

2. 将金属箔式应变片放置在被测物体上，确保箔片与测量物体紧密接触。

3. 将应变测量仪连接到金属箔式应变片上，并设置合适的测量范围。

4. 通过电阻箱和电流表连接一个稳定的电流源，并将电流流过金属箔式应变片。

5. 记录应变测量仪显示的电压值，并结合电流和电阻计算出应变值。

6. 测量不同应变下的电压和应变值，并记录数据。

7. 分析数据，计算出金属箔式应变片的灵敏度，即电压与应变之间的比例关系。

8. 进行线性性测试，通过改变电流大小，测量不同应变下的电压，并绘制电压-应变曲线。

9. 测量金属箔式应变片在不同温度下的性能，并记录数据。

10. 计算出温度对金属箔式应变片性能的影响。

实验注意事项：1. 在进行实验前，保证仪器和设备正常工作，测量范围和设置正确。

2. 实验过程中应注意安全，谨防电流过大导致触电风险。

3. 在记录数据时要准确无误，避免误差产生。

4. 在测量温度时，使用合适的温度计，并保证测量准确。

5. 实验结束后要及时关闭电源并安全处理实验废弃物。

实验结果分析：通过实验可以得出金属箔式应变片的灵敏度、线性性以及温度特性等性能。

根据实验数据，可以计算出灵敏度，并绘制出电压-应变曲线。

同时，通过测量不同温度下的性能数据，可以分析温度对金属箔式应变片性能的影响。

这些结果对于金属箔式应变片在工程应用中的选择和设计具有重要的指导作用。

金属箔式应变片性能实验报告金属箔式应变片是一种常见的测量物体变形的仪器，主要用于测量实验中材料的力学特性和应变分布。

本实验通过对金属箔式应变片的性能进行测试，旨在探究其力学性能并评估其应用的可行性。

以下是关于金属箔式应变片性能实验的报告。

一、实验目的：1.掌握金属箔式应变片的基本原理和工作方式；2.了解金属箔式应变片的力学性能，如线性范围、敏感系数等；3.研究金属箔式应变片的应变分布，并评估其应用可行性。

二、实验器材：1.金属箔式应变片；2.电桥；3.高精度电压源；4.五步电压变阻箱；5.数字万用表；6.计算机及相应软件。

三、实验步骤：1.将金属箔式应变片安装在待测物体上，并确保其平整、牢固；2.通过电桥连接金属箔式应变片的导线，并设置适当的电压源；3.将五步电压变阻箱设置为规定的输出电压，并通过电流表测量电压源的电流；4.使用数字万用表测量金属箔式应变片的输出电压，并记录测量值；5.重复步骤3和步骤4，改变电阻箱的输出电压，并记录相应的电流和电压值；6.使用计算机及相应软件进行数据处理，并计算金属箔式应变片的力学性能指标。

四、实验结果与讨论：通过实验测量得到的数据可以用于评估金属箔式应变片的力学性能。

其中，线性范围是指金属箔式应变片能够线性响应的应变范围，即在该范围内，输出的电压与应变呈线性关系；敏感系数是指单位应变的变化引起的电压变化，可以通过计算斜率得到。

五、实验结论：六、实验心得：通过本次实验，我进一步了解了金属箔式应变片的原理和工作方式，并学习了其性能测试的方法和步骤。

同时，实验过程中，我也体会到了仪器的正确使用和数据处理的重要性，这对于实验结果的准确性和可靠性至关重要。

通过本次实验，我不仅增加了实验操作技能，还加深了对材料力学性能的理解，提高了实验设计和数据分析的能力。

金属箔式应变片——全桥性能实验实验报告4页实验目的：1. 熟悉金属箔式应变片的工作原理及其使用方法；2. 了解电桥测量原理，实现全桥测量方案设计；4. 实验中应用全桥电路，得到金属箔式应变片的应变-电压输出特性曲线。

实验仪器：1.金属箔式应变片；2.电桥测量仪；3.电压源；4.万用表；5.螺旋卡尺；6.计算机。

实验原理：金属箔式应变片的特点是：采用金属箔片的变形特性，制成微小的电阻应变片，常用的箔片材料有：钨、铂等。

当应变片在受力作用下发生形变，其电阻值也会发生变化，因此可通过测量电阻变化量，了解应变片的应变量。

校准金属箔应变片：由于金属箔片家质差异及加工差异，未校准时其输出电压未知，因此需要校准，以获得稳定的输出结果。

全桥电路：全桥电路采用4个电阻绕成的“Wheatstone电桥”，使用电压源提供电能，经过测量电桥的电阻差值、电压差值等，即可计算测量量的值。

实验步骤：1. 通过螺旋卡尺测量样品上要粘贴应变片的长度和宽度；2. 将样品清洗干净，待干；3. 粘贴金属箔式应变片，注意对粘贴区域的清洁和紧密接触；4. 使用电桥测量仪进行电路连接，根据电桥测量仪的要求连接电源，连接电阻箱；5. 按照测量仪器的测量提示，进行校准，获得标准应变值；6. 施加预测荷载，观察电荷随荷载的变化。

根据荷载下应变的变化率，计算出样品中的应力值；7. 通过计算机记录所测量的电荷值和应变值，描绘出应变—电荷输出特性曲线。

实验结果和分析：1. 实验得到的应变-电荷输出特性曲线如下：2. 通过该特性曲线可以反映金属箔式应变片在各种荷载下的响应情况，具有重要的工程应用价值；3. 实验结果证实，金属箔式应变片是一种灵敏度高、稳定性好、响应速度快的应变传感器，具有广泛的应用前景。

结论：本实验通过对金属箔式应变片进行实验研究，得到了该传感器的应变-电荷输出特性曲线，证实了该传感器具有一定的应变灵敏度、稳定性和相对快速的响应速度，适用于各种领域的力学性能测试和监测。

学院：信息工程学院专业：班级：姓名：学号：实验二一、实验目的1、了解应变片的测试原理与应用领域2,掌握应变片测试方法及典型转换电路原理3、通过实验数据分析处理，掌握获得传感器静态特性性能指标的过程和方法。

二、实验内容和要求1,观察金属箔式应变片的结构、贴片方式以及接桥方式;2.测试应变梁变形时的应变输出;3、比较应变片不同接桥方式对电桥输出结果的影响。

三、多验主要仪器设备和材料1, CYS型传感器系统综合实验仪2,若干接插连接实验导线。

3、万用表(非必需)四、实验方法、步骤及结果测试一)实验原理应变片是最常用的测力传感元件。

当使用应变片进行测试时，首先要将应变片牢固地粘贴到测试体表面。

当测件受力发生变形，应变片敏感栅也随同变形，其电阻值也随之发生相应变化。

之后，再通过测量转换电路，将电阻值变化转换成电压信号输出显示。

直流电桥是最常用的一种电测转换电路。

当电桥的相对臂电阻阻值乘积相等时，电桥平衡，此时电桥输出电压为零。

若设电桥桥臂的四个电阻初始值分别为:R1=R2=R3=R4=R，当测试体表面产生变形，则其电阻的相对变化率分别为△R1 /R1、△R2/R2, △R3/R3和△R4/R4。

当使用一个应变片时，可组成半桥单臂电桥，在电阻变化量△R较小的情况下，电桥输出电压为U0=U△R/4*R；当使用二个应变片差动连接，组成半桥双臂电桥，则有U0=U△R/2*R；而用四个应变片组成全桥形式，则输出电压为U0=U△R/R。

由此可见，半桥单臂、半桥双臂和全桥电路的灵敏度是依次增大的。

通过本实验，可以验证说明箔式应变片组成半桥单臂、半桥双臂和全桥的原理及工作性能。

二）实验步骤及结果测试1、仪表及电路调零2、半桥单臂接桥方式测试○1接桥。

按半桥单臂电桥测试接线原理图，将实验模块用实验线连接成测试电桥。

桥路中R1、R2、R3和WD为电桥中的固定电阻和直流调平衡电位器，R为箔式应变片。

直流源为+-4V②测微头置位·测微头装于悬臂梁前端的永气磁钢上。

金属箔式应变片性能实验报告金属箔式应变片性能实验报告引言：金属箔式应变片是一种常用的测量应变的工具，广泛应用于工程领域。

本实验旨在研究不同材料、不同厚度的金属箔式应变片的性能，并探讨其在实际应用中的优缺点。

一、实验目的通过对金属箔式应变片的性能测试，了解其应变灵敏度、线性范围、温度影响等特性，为其在工程实践中的应用提供参考。

二、实验材料与方法1. 实验材料：选取了不同材料的金属箔式应变片，包括铜、铝和钢等常见金属材料，并分别制备了不同厚度的应变片。

2. 实验仪器：使用电子拉伸试验机进行拉伸实验，并配备应变片固定装置和应变片读数装置。

3. 实验方法：a) 将不同材料、不同厚度的金属箔式应变片固定在试样上，并连接至电子拉伸试验机。

b) 在一定拉伸速率下，进行拉伸实验，并记录应变片的电阻变化。

c) 根据拉伸实验得到的电阻变化数据，计算得到应变值，并与拉伸试验机的应变计进行对比。

三、实验结果与分析1. 应变灵敏度：通过实验发现，不同材料、不同厚度的金属箔式应变片对应变的灵敏度存在差异。

以铜材料为例，当厚度相同时，应变灵敏度随着拉伸速率的增加而增加。

而当拉伸速率相同时，厚度较薄的应变片具有更高的灵敏度。

这说明金属箔式应变片的灵敏度与材料的导电性、厚度以及加载速率等因素有关。

2. 线性范围：实验结果显示，金属箔式应变片的线性范围与其材料和厚度密切相关。

以钢材料为例，当厚度较小时，其线性范围较宽，能够准确测量较小的应变值。

然而，当厚度较大时，线性范围会受到限制，无法测量较大的应变值。

因此，在实际应用中，需根据测量需求选择合适的金属箔式应变片材料和厚度。

3. 温度影响：温度是影响金属箔式应变片性能的重要因素之一。

实验结果表明，金属箔式应变片的电阻值随温度的变化而变化，从而影响应变值的计算。

在实际应用中，需对金属箔式应变片进行温度补偿，以提高测量的准确性。

四、实验结论通过对金属箔式应变片的性能测试，可以得出以下结论：1. 金属箔式应变片的灵敏度与材料的导电性、厚度以及加载速率等因素有关。

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及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，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，通过它反映被测部位受力状态的变化。

电桥的作用是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。

单臂电桥输出电压Uo1= EKε/4。

三、实验器材主机箱(±4V、±15V、电压表)、应变传感器实验模板、托盘、砝码、万用表、导线等。

图2-1 应变式传感器安装示意图如图2-1，将托盘安装到应变传感器的托盘支点上，应变式传感器（电子秤传感器）已安装在应变传感器实验模板上。

传感器左下角应变片为R1，右下角为R2，右上角为R3，左上角为R4。

当传感器托盘支点受压时，R1、R3 阻值增加，R2、R4 阻值减小。

如图2-2，应变传感器实验模板中的R1、R2、R3、R4为应变片。

没有文字标记的5 个电阻是空的，其中4 个组成电桥模型是为实验者组成电桥方便而设的。

传感器中4片应变片和加热电阻已连接在实验模板左上方的R1、R2、R3、R4 和加热器上。

可用万用表进行测量判别，常态时应变片阻值为350Ω，加热丝电阻值为50Ω左右。

四、实验步骤1、根据图2-3 工作原理图、图2-2 接线示意图安装接线。

图2-2 应变传感器实验模板、接线示意图2、放大器输出调零:将实验模板上放大器的两输入端口引线暂时脱开，再用导线将两输入端短接(Vi＝0)；调节放大器的增益电位器RW3 大约到中间位置(先逆时针旋到底，再顺时针旋转2 圈)；将主机箱电压表的量程切换开关打到2V 档，合上主机箱电源开关；调节实验模板放大器的调零电位器RW4，使电压表显示为零。

实验一金属箔式应变片一电桥性能实验一、实验目的1、了解金属箔式应变片的应变效应，电桥工作原理、基本结构及应用。

2、比较单臂、半桥、全桥输出的灵敏度和非线性度，得出相应结论。

3、了解温度对应变测试系统的影响以及补偿方法。

4、掌握应变片在工程测试中的典型应用。

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：△R/R =kε式中：△R/R 为电阻丝电阻相对变化，k 为应变灵敏系数，ε=△L／L 为电阻丝长度相对变化。

同时，由于应变片敏感栅丝的温度系数的影响，以及应变栅线膨胀系数与被测试件的线膨胀系数不一致，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，由于温度影响，输出会有变化。

金属箔式应变片是通过光刻、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。

对单臂电桥输出电压 U01=EKε/4。

当应变片阻值和应变量相同时，半桥输出电压 U02=EKε/2。

全桥输出电压 U03=EK ε，其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性度和温度误差均得到改善。

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（每只约 20g)、数显表、±15V 电源、±4V 电源、万用表。

四、实验方法与步骤(一）应变传感器实验模板电路调试及说明1、实验模板说明实验模板如图 1.1 所示，Ri、R2、Ra、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，图中的粗红曲线表示连接线。

根据图 1. 1 应变式传感器（电子秤传感器）已装于应变传感器模板上。

传感器中 4 片应变片和加热电阻已连接在实验模板左上方的 R1、R2、Ra、R4 和加热器上。

传感器左下角应变片为 R1; 右下角为 R4;右上角为 Ra、左上角为 R2。

金属箔式应变片三种桥路性能比较一、实验目的：1、了解金属箔片式应片及应变电桥的原理和性能；2、验证单臂、半桥、全桥的性能及相互间的关系；3、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、基本原理：电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。

一种利用电阻材料的应变效应，将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器，此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将变形转换成电阻的变化，再通过测量电路进一步将电阻的改变转换成电压或电流信号输出。

可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等。

1、应变片的电阻应变效应所谓电阻应变效应是指具有规则外形的金属导体或半导体材料在外力作用下产生应变而其电阻值也会产生相应地改变，这一物理现象称为“电阻应变效应”。

以圆柱形导体为例：设其长为L 、半径为r 、材料的电阻率为ρ时，根据电阻的定义式得2r L A L R ⋅==πρρ（3-1）当导体因某种原因产生应变时，其长度L 、截面积A 和电阻率ρ的变化为dL 、dA 、dρ相应的电阻变化为dR 。

对式（3—1）全微分得电阻变化率dR /R 为：ρρd r dr L dL R dR +-=2（3-2）式中：dL /L 为导体的轴向应变量εL ；dr /r 为导体的横向应变量εr由材料力学得：εL =-μεr （3-3）式中：μ为材料的泊松比，大多数金属材料的泊松比为0.3~0.5左右；负号表示两者的变化方向相反。

将式（3—3）代入式（3—2）得：()ρρεμd R dR ++=21（3-4）式（3—4）说明电阻应变效应主要取决于它的几何应变（几何效应）和本身特有的导电性能（压阻效应）。

2、应变灵敏度它是指电阻应变片在单位应变作用下所产生的电阻的相对变化量。

(1)、金属导体的应变灵敏度K ：主要取决于其几何效应，可取()l R dR εμ21+≈（3-5）其灵敏度系数为：()με21+==RdR K l 金属导体在受到应变作用时将产生电阻的变化，拉伸时电阻增大，压缩时电阻减小，且与其轴向应变成正比。