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成绩：预习审核：评阅签名：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：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RR/∆为电阻丝电阻的相对变化，K为应变灵敏系数，LL/∆=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U O14/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U O22/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）。
四．实验步骤()()ERRRRRRRRUO43213241++-=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。
金属箔式应变片——全桥性能实验实验报告一． 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，受力方向不同的接入邻边，当应变片初始阻值：1234R R R R ===，其变化值1234R R R R ∆=∆=∆=∆时，其桥路输出电压3o U KE ε=。
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：应变单元电路、应变式传感器、砝码、数显表（实验箱上电压表）、±4V 电源、万用表。
四． 实验步骤：图1 应变式传感器全桥实验接线图1. 保持单臂、半桥实验中的3Rw 和4Rw 的当前位置不变。
2. 根据图1接线，实验方法与半桥实验相同，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，不同的接入邻边，将实验结果填入表1；进行灵敏度和非线性误差计算。
表1 全桥输出电压与加负载重量值3. 根据表1计算系统灵敏度S ，/S u W =∆∆（u ∆输出电压变化量；W ∆重量变化量）；计算非线性误差：1 /100%f F S m y δ⋅=∆⨯，式中m ∆为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差，F S y ⋅满量程输出平均值。
五． 实验结果计算1． 计算系统灵敏度S ，/S u W =∆∆（u ∆输出电压变化量；W ∆重量变化量）表2 全桥测量灵敏度2． 计算非线性误差：1 /100%f F S m y δ⋅=∆⨯，式中m ∆为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差，F S y ⋅满量程输出平均值。
实验时，测的最大重量为80()g ，因此，0.157()F S y ⋅=电压表测得、=0.15293(LABVIEW )F S y ⋅测得（1） 由电压表测得数据拟合得到的方程为：0.00170.0185y x =+拟合得到数据：拟合得到图像：01020304050607080计算得到非线性误差为：表3 电压表测得数据计算得到非线性误差由LABVIEW 测得数据拟合得到的方程为：0.00170.0182y x =+拟合得到数据：拟合得到图像：01020304050607080计算得到非线性误差为：表4 LABVIEW 测得数据计算得到非线性误差六． 试验后感通过本次实验，我了解了用全桥电路对物体侧重的方便性，以及全桥电路的高灵敏性，相信通过本次实验可以帮助我在以后的实验以及生活中更好地运用全桥电路。
金属箔式应变片交流全桥实验报告篇一：自动化传感器实验报告三__金属箔式应变片——全桥性能实验实验三项目名称：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原理及优点。
二、基本原理全桥测量电路中，将受力性质相同的两个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＝KE?。
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明显改善。
三、需用器件和单元传感器实验箱（一）中应变式传感器实验单元，传感器调理电路挂件、砝码、智能直流电压表（或虚拟直流电压表）、±15V电源、±5V电源。
四、实验内容与步骤1．根据图3-1接线，实验方法与实验二相同。
将实验结果填入表3-1；进行灵敏度和非线性误差计算。
图3-1 应变式传感器全桥实验接线图五、实验注意事项1．不要在砝码盘上放置超过1kg的物体，否则容易损坏传感器。
2．电桥的电压为±5V，绝不可错接成±15V。
一、实验目的了解全桥测量电路的原理及优点。
二、基本原理全桥测量电路中，将受力性质相同的两个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＝1KE?。
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明显改善。
三、需用器件和单元传感器实验箱（一）中应变式传感器实验单元，传感器调理电路挂件、砝码、智能直流电压表（或虚拟直流电压表）、±15V电源、±5V电源。
四、实验内容与步骤1．根据图3-1接线，实验方法与实验二相同。
将实验结果填入表3-1；进行灵敏度和非线性误差计算。
表3-1全桥输出电压与加负载重量值图3-1 应变式传感器全桥实验接线图2五、实验注意事项1．不要在砝码盘上放置超过1kg的物体，否则容易损坏传感器。
2．电桥的电压为±5V，绝不可错接成±15V。
实验一 金属箔式应变片――单臂电桥性能实验一、实验目的：认识金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。
二、基来源理： 电阻丝在外力作用下发活力械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描绘电阻应变效应的关系式为：ΔR／R ＝K ε，式中 ΔR／ R 为电阻丝电阻相对变化， K 为应变敏捷系数，ε=l/l 为电阻丝长度相对变化，金属箔式应变片就是经过光刻、腐化等工艺制成的应变敏感元件，经过它变换被测部位受力状态变化、电桥的作用达成电阻到电压的比率变化，电桥的输出电压反应了相应的受力状态。
对单臂电桥输出电压Uo1= EK ε 。
/4图 1-1 应变式传感器安装表示图三、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．依据图（ 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，可用万用表进行丈量鉴别， R 1＝ R 2 ＝R 3 ＝R 4＝350Ω，加热丝阻值为 50Ω 左右。
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，将实验模板调理增益电位器R W3 顺时针调理大概到中间地点，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电压输入端 V i相连，调理实验模板上浮零电位器 R W4，使数显表显示为零（数显表的切换开关打到2V 档）。
封闭主控箱电源（注意：当R w3、R w4的地点一旦确立，就不可以改变。
向来到做完实验三为止）。
3．将应变式传感器的此中一个电阻应变片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），此时应将±4 地与±15 地短接。
金属箔式应变片-单臂,半桥,全桥比较实验报告实验目的
本实验旨在比较单臂、半桥和全桥金属箔式应变片三种桥式应变测量方式的各项性能
指标，以确定实验系统采用哪种应变电阻测量方式更为合适。
实验原理
金属箔式应变片是一种通过钢带和金属铋素材以及其他电子组件构成的应变测量系统，它以电阻变化反映外力作用于它所处位置上应变参数比如应力、压力、位移等的变化。
桥
式应变测量系统主要把箔式传感器通过桥式电路连接，采用桥式方式结成形成的放大系统，以及与之相配的信号处理装置，能够检测更小的微小应变，从而实现压力、位移等多变量
的实时测量。
实验装置
在实验中，我们使用了一台微工控机，一台注塑机（模具温度可调），10只单臂、半桥和全桥金属箔式应变片，三种不同的应变测量系统，以及一套由计算机驱动的数据采集
系统。
实验方法
1.首先，我们调节注塑机的温度到所测试的温度等级，保持它处于恒定的温度状态。
2.然后，给定三种桥式应变片金属箔所处的表面位置，将10只应变片分别安装在相
同位置，连接到同一个微控机上。
3.在测试温度范围内，做240次应力波动，每次应力值为奇数，持续时间为一小时。
4.计算一小时内每只应变片的平均应变值，并记录三种应变测量方式的误差。
5.回算比较三种金属箔式应变片的应变特性，最终选出最佳的应变测量方式。
实验结果
在实验中，通过比较计算得出的结果，可以看到半桥式箔式应变片的平均应变值小于
单桥式和全桥式，误差也最小，使用效果最好。
因此在实际系统中采用半桥式的应变测量
更为合适，能够取得更高的测量精度和可靠性。
成绩：预习审核：评阅签名：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U O14/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。
传感器实验报告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。
.基本原理金属电阻丝在未受力时，原始电阻值为 R= p L/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，；八L/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。
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U ”EK /4。
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 U 。
2二EK ；/2。
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 。
3二EK ；。
CGQ-001实验模块、CGQ-013实验模块、应变式传感器、砝码、电压表、±5V 电源、±4V 电源、万用表（自备）。
实验一金属箔式应变片单臂电桥性能实验R R 4 - R 2 R 3输出电压:ER i R 2 R 3 R 4四.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图1-1应变式传感器安装示意图左上方的BF「BF2、BF3、BF4。
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 B F3= R BF4 =350 Q，加热丝阻值为50 Q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。
中国地质大学（北京）实验报告专用纸实验名称：学号：1002123229 姓名：王秀禹同组人员：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，理解全桥电路的性能特点。
二、基本原理全桥测量电路中，将受力状态相同的两片应变片接入点桥对边，不同方的应接入邻边，应变片初始阻值是R1=R2=R3=R4，当其变化值∆R1=∆R2=∆R3=∆R4时，桥路输出电压U O2=KEε∆，比半桥灵敏度又提高一倍，非线性误差进一步得到改善。
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电源数、±5V电源、数字万用表。
四、实验步骤1、接入模板电源±15V，检查无误后，合上主控台电源开关，将实验模板增益调节电位器Rw3顺时针调节到大致中间位置；（2）将差放的正、负输入端与地短接，Vo1输出端与数显电压表输入端Vi相连，调节实验模板上调零电位器RW4，使数显表显示为零(数显表的切换开关打到2V档)，完毕后关闭主控台电源。
2、根据图3-1接入传感器，将R1、R2、R3、R4应变片接成全桥，注意受力状态不要接错。
接入桥路电源+5V，先粗调节Rw1，再细调RW4使数显表显示为零，保持增益不变；逐一加上砝码，将实验结果填入表3-1；进行灵敏度和非线性误差计算。
图3-1 应变片全桥性能实验接线图五、实验结果分析与处理1、记录数显表数值如下：表3-1：全桥测量时，输出电压与负载重量的关系：2、由所得数据绘出半桥电桥的传感器特性曲线如下图3-2 全桥传感器特性曲线由图可知，全桥的传感器特性曲线的线性特性良好，电桥输出灵敏度很高。
3、（1）计算系统灵敏度：ΔV=（58.2-28.0）+（88.4-58.2）+∙∙+（309-277）/9=（309-58.2）/9=31.22mV∙ΔW=20gS=ΔV/ΔW=1.56mV/g（2）计算非线性误差：Δm =（28.0+58.2+88.4+119.6+150.7+182.8+214.2+246+277+309）/10=167.39mVy FS=309mVδf =Δm / yFS×100%=54.2%六、思考题1、全桥测量中，当两组对边（R1、R3）电阻值相同时，即R1=R3，R2=R4,∆R2时，是否可以组成全桥：（1）可以？（2）不可以？而R1≠答：可以组成全桥电路。
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。
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。
1 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。
大学物理实验报告课程名称：普通物理实验（3）实验名称：金属箔式应变片传感器性能研究学院：专业班级：学生：学号：实验地点：座位号：实验时间：一、实验目的：1.了解金属箔式应变片的应变效应，掌握单臂电桥工作原理和性能。
2.比较全桥、、半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点。
3.了解全桥测量电路的优点及其在工程测试中的实际应用。
二、实验仪器：应变传感器实验模块、托盘、砝码、、数显电压表、±15V和±4V电源三、实验原理：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组件，四个金属箔应变片分别贴在弹性体的上下两侧，弹性体受到压力发生形变，应变片随弹性体形变被拉伸，或被压缩。
通过这些应变片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。
1、单臂电桥实验如图1-1所示，R5、R6、R7为固定电阻，与应变片一起构成一个单臂电桥。
其输出电压()1211o R nU E R n ∆≈••+ E 为电桥电源电压，R 为固定电阻值，上式表明单臂电桥输出为非线性，存在着非线性误差2、半桥差动电路如图1-2，不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边。
图1-2电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善，当两只应变片的阻值相同、应变数也相同时，半桥的输出电压为E 为电桥电源电压，上式表明，差动半桥输出与应变片阻值变化率呈线性关系。
3、全桥测量电路如图1-3，受力性质相同的两只应变片接到电桥的对边，不同的接入邻边，当应变片初始值相等，变化量也相等时，其桥路输出：11o R U E R ∆=E 为电桥电源电压，上式表明，全桥输出灵敏度比半桥又提高了一倍。
四、 实验容：1、单桥性能测试（1）变传感器上的各应变片已分别接到应变传感器模块左上方的R1、R2、R3、R4上，可用多用表测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω.（2）从主控台接入±15V电源，检查无误后，合上主控台电源开关，将差动放大器的输入端Ui短接，输出端U02接数显电压表（选择2V档），调节电位器Rw4，使电压表显示为0V，Rw4的位置确定后不能改动。
金属箔式应变片交流全桥实验报告篇一：自动化传感器实验报告三__金属箔式应变片——全桥性能实验实验三项目名称：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原理及优点。
二、基本原理全桥测量电路中，将受力性质相同的两个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＝KE?。
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明显改善。
三、需用器件和单元传感器实验箱（一）中应变式传感器实验单元，传感器调理电路挂件、砝码、智能直流电压表（或虚拟直流电压表）、±15V电源、±5V电源。
四、实验内容与步骤1．根据图3-1接线，实验方法与实验二相同。
将实验结果填入表3-1；进行灵敏度和非线性误差计算。
图3-1 应变式传感器全桥实验接线图五、实验注意事项1．不要在砝码盘上放置超过1kg的物体，否则容易损坏传感器。
2．电桥的电压为±5V，绝不可错接成±15V。
一、实验目的了解全桥测量电路的原理及优点。
二、基本原理全桥测量电路中，将受力性质相同的两个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＝1KE?。
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明显改善。
三、需用器件和单元传感器实验箱（一）中应变式传感器实验单元，传感器调理电路挂件、砝码、智能直流电压表（或虚拟直流电压表）、±15V电源、±5V电源。
四、实验内容与步骤1．根据图3-1接线，实验方法与实验二相同。
将实验结果填入表3-1；进行灵敏度和非线性误差计算。
表3-1全桥输出电压与加负载重量值图3-1 应变式传感器全桥实验接线图2五、实验注意事项1．不要在砝码盘上放置超过1kg的物体，否则容易损坏传感器。
2．电桥的电压为±5V，绝不可错接成±15V。
六、思考题1．全桥测量中，当两组对边（R1、R3为对边）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。
图3-2 应变式传感器受拉时传感器周面展开图答：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。
答：将这两组应变片分别按照两个不同的方向贴在棒材上面就可以了，然侯利用不同的两组测量值就可以组成一个全桥电路，进而获得测量结果，无需再引入外界电阻。
3篇二：自动化传感器实验报告三金属箔式应变片——全桥性能实验广东技术师范学院实验报告学院：自动化专业：自动化姓名：实验地点：学号：实验日期：班级： 08自动化组别：成绩：组员：指导教师签名：实验三项目名称：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原理及优点。
二、基本原理全桥测量电路中，将受力性质相同的两个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＝KE?。
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明显改善。
三、需用器件和单元传感器实验箱（一）中应变式传感器实验单元，传感器调理电路挂件、砝码、智能直流电压表（或虚拟直流电压表）、±15V电源、±5V电源。
四、实验内容与步骤1．根据图3-1接线，实验方法与实验二相同。
将实验结果填入表3-1；进行灵敏度和非线性误差计算。
表3-1全桥输出电压与加负载重量值1图3-1 应变式传感器全桥实验接线图五、实验注意事项1．不要在砝码盘上放置超过1kg的物体，否则容易损坏传感器。
2．电桥的电压为±5V，绝不可错接成±15V。
六、思考题1．全桥测量中，当两组对边（R1、R3为对边）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图3-2 应变式传感器受拉时传感器周面展开图答：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。
答：将这两组应变片分别按照两个不同的方向贴在棒材上面就可以了，然侯利用不同的两组测量值就可以组成一个全桥电路，进而获得测量结果，无需再引入外界电阻。
广东技术师范学院预习报告学院：自动化专业：自动化姓名：实验地点：学号：实验日期：班级： 08自动化组别：成绩：组员：指导教师签名：实验三项目名称：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原理及优点。
二、基本原理全桥测量电路中，将受力性质相同的两个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＝KE?。
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明显改善。
三、需用器件和单元传感器实验箱（一）中应变式传感器实验单元，传感器调理电路挂件、砝码、智能直流电压表（或虚拟直流电压表）、±15V电源、±5V电源。
四、实验内容与步骤1．根据图3-1接线，实验方法与实验二相同。
将实验结果填入表3-1；进行灵敏度3和非线性误差计算。
图3-1 应变式传感器全桥实验接线图五、实验注意事项1．不要在砝码盘上放置超过1kg的物体，否则容易损坏传感器。
2．电桥的电压为±5V，绝不可错接成±15V。
4篇三：实验一金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较实验实验一金属箔式应变片单臂、半桥、全桥性能比较实验一、实验目的比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性误差，得出相应的结论。
二、实验原理电阻丝在外力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?k?? （1） R?l?Rk为应变灵敏系数；??为电阻丝长度相对变化。
式中为电阻丝电阻相对变化；lR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组件。
如图1所示，将四个金属箔式应变片分别贴在双孔悬臂梁式弹性体的上下两侧，弹性体受到压力发生形变，则应变片随弹性体形变被拉伸，或被压缩。
图1 应变式传感器安装示意图三、主要实验设备1．应变传感器实验模块 2．托盘 3．砝码4．±15V、±4V电源 5．直流电压表 6. 万用表（自备）四、实验内容1．应变传感器上的各应变片已分别接到应变传感器模块左上方的R1、R2、R3、R4上，可用万用表测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω。
通过这些应变片转换弹性体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，如图2所示R5=R6=R7=R为固定电阻，与应变片一起构成一个单臂电桥，其输出电压U0?E?4?R/R（2）1?R1??2R其中，E为电桥电源电压。
2．差动放大器调零。
从主控台接入±15V电源，检查无误后，合上主控台电源开关，将差动放大器的输入端Ui短接并与地短接，输出端Uo接数显电压表（选择2V档）。
将电位器调节放大倍数的Rw4调到适当位置（注意：不能置于逆时针最小位置！），调节电位器Rw3使电压表显示为0V。
关闭主控台电源（Rw3、Rw4的位置确定后不能改动）。
3．按图2连线，将应变式传感器的其中一个应变电阻（如R1）接入电桥与R5、R6、R7构成一个单臂直流电桥。
图2 单臂电桥面板接线图4．加托盘后电桥调零。
电桥输出接到差动放大器的输入端Ui，检查接线无误后，合上主控台电源开关，预热五分钟，调节Rw1使电压表显示为零。
5．在应变传感器托盘上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g砝码加完，记下实验结果，填入表1。
表1 单臂、半桥、全桥测量时，输出电压与砝码重量的关系6．不同受力方向的两只应变片接入电桥作为邻边，如图3。
电桥输出灵敏度提高，非线性得到改善，当两只应变片的阻值相同、应变数也相同时，半桥的输出电压为U0?E?k??E?R（3） ??22R式3表明，半桥输出与应变片阻值变化率呈线性关系。
保持Rw3、Rw4的位置不变，按图3接线，将受力相反（一片受拉，一片受压）的两只应变片接入电桥的邻边；加托盘后调节Rw1将电桥调零；在应变传感器托盘上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g砝码加完，记下实验结果，填入表1。
图3 半桥电桥面板接线图7．全桥测量电路中，将受力性质相同的两只应变片接到电桥的对边，不同的接入邻边，如图4，当应变片初始值相等，变化量也相等时，其桥路输出Uo=E?式中E为电桥电源电压；?R（4） R?R为电阻丝电阻相对变化。
R式4表明，全桥输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差得到进一步改善。
保持Rw3、Rw4的位置不变，按图4接线，将四只应变片接入电桥，始终保持相邻的两只应变片受力方向相反；加托盘后调节Rw1将电桥调零；在应变传感器托盘上放置一只砝码，读取数显表数值，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到200g砝码加完，记下实验结果，填入表1。
8．实验结束后，关闭实验台电源，整理好实验设备。
图4 全桥电桥面板接线图五、实验总结1．根据实验所得数据计算单臂系统灵敏度S1＝ΔU/ΔW （ΔU输出电压变化量，ΔW重量变化量）。
2．计算单臂电桥的非线性误差δf1=Δm/yF..S ×100％。
式中Δm为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线的最大偏差；yF·S为满量程（200g）输出平均值。
3．根据所得实验数据，计算半桥的灵敏度S2和非线性误差δf2。
4．根据实验数据，计算全桥的灵敏度S3和非线性误差δf3。
5．比较三种电桥的灵敏度和非线性误差。
将得到的结论与理论计算进行比较。
六、预习及思考1．预习教材中有关电阻应变传感器的内容。
2．引起半桥测量的非线性误差原因是什么？3．半桥测量时两片不同受力状态的电阻应变片在接入电桥时，应放在：(1)对边？(2)邻边的位置？4．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。
