金属箔式应变片的性能试验

一、实验目的

1. 了解金属箔式应变片的工作原理和结构特点。

2. 掌握金属箔式应变片的安装方法及注意事项。

3. 通过实验验证金属箔式应变片的性能，包括灵敏度、非线性误差、温度系数等。

二、实验原理

金属箔式应变片是一种将应变转换为电信号的传感器。当应变片受到拉伸或压缩时，其电阻值发生变化，从而产生电压信号。实验中，利用金属箔式应变片组成的电桥电路，通过测量电桥输出电压的变化，来反映应变片受到的应变。

三、实验仪器与材料

1. 金属箔式应变片

2. 电桥电路

3. 稳压电源

4. 电压表

5. 数字多用表

6. 加载装置

7. 温度计

8. 实验台

四、实验步骤

1. 将金属箔式应变片安装在实验台上，确保其固定牢固。

2. 将应变片接入电桥电路，连接稳压电源和电压表。

3. 在加载装置上施加一定的力，观察电压表读数的变化。

4. 记录不同加载力下的电压值。

5. 改变加载方向，重复步骤3和4，观察电压值的变化。

6. 测量应变片的温度，记录不同温度下的电压值。 7. 利用数字多用表测量应变片的电阻值。

五、实验结果与分析

1. 灵敏度测试

根据实验数据，绘制应变片电压值与加载力的关系曲线。根据曲线斜率，计算应变片的灵敏度。

2. 非线性误差测试

根据实验数据，绘制应变片电压值与加载力的关系曲线。通过曲线拟合，得到线性拟合曲线，计算非线性误差。

3. 温度系数测试

根据实验数据，绘制应变片电压值与温度的关系曲线。通过曲线拟合，得到线性拟合曲线，计算温度系数。

六、实验结论

1. 通过实验验证了金属箔式应变片的工作原理和结构特点。

2. 实验结果表明，金属箔式应变片具有较高的灵敏度和较好的线性度。

3. 温度对金属箔式应变片的影响较小，温度系数较小。

七、实验总结

本次实验对金属箔式应变片进行了性能测试，了解了其工作原理和结构特点。通过实验，掌握了金属箔式应变片的安装方法及注意事项。实验结果表明，金属箔式应变片具有较高的灵敏度和较好的线性度，适用于各种应变测量场合。在今后的工作中，可以进一步研究金属箔式应变片的应用和发展。

。

-可编辑修改-

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 成 绩：

预习审核：

评阅签名： 。

-可编辑修改- 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/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/EK。

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/EK。

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UO3EK。

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）。

1实验(一)金属箔式应变片性能-单臂电桥

金属箔式应变片是一种检测应变的设备，它可以测量在物体表面的微小的变形，以此作为绘制应力应变的数据源。它的基本原理是所测量的物体表面会发生变形，随之介质（金属）会形成一个电容，从而用电容的变化来反应物体表面变形的程度，从而用来检测应力和形变。

金属箔式应变片常用于测量应变等物理量。单臂电桥测量应变片的特点是它可以测量微小的电阻变化值。在使用单臂电桥测量应变片时，由于应变片材料中存在着金属箔，可以使得箔片电阻匹配单臂电桥，也可以消除外部干扰。金属箔片是电路负载的一种元器件，它可以完成不同的测量，检测电阻变化。为了测量微小的电阻，要求金属箔的材料非常薄，这样能够得到更精确的测量结果。

在使用金属箔式应变片的测量过程中，要求被测物体弯曲的幅度越小越好，这样可以更好地达到更精确的测量结果，同时测量时间也会更短。此外，为了准确测量应变片，在装配时也要十分谨慎，为了避免出现短路或漏电等问题，在大多数情况下，专业的技术人员会配合单臂电桥的调试工作，保证安装的牢固可靠。

总的来说，金属箔式应变片可以用来测量物体表面的小变形，是重力加载、压力加载、风压加载和扭转加载等因素变形分析的首选应变测试仪器。单臂电桥测量应变片具有测量结果精准灵敏、成本低、操作方便和测量过程简单等优点，在微小变形测量方面应用广泛，是一种成熟且可靠的应力应变测量工具。

实验一 金属箔式应变片性能——单臂电桥

一、实验目的：

1、了解金属箔式应变片，单臂电桥的工作原理和工作情况。

2、掌握传感器的静态标定过程。

3、分析传感器的静态性能指标。

二、基本原理：本实验说明箔式应变片及单臂直流电桥的电源的原理和工作情况。应变片是最常用的测力传感元件。当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，当测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻也随之发生相应的变化，通过测量电路，转换成电信号输出显示。

电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种。当电桥平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻R1、R2、R3、R4中，电阻的相对变化率分别为ΔR1/ R1、ΔR2/ R2、ΔR3/ R3、ΔR4/ R4，当使用一个应变片时，∑RRR ；当两个应变片组成差动状态工作，则有∑RRR2；用四个应变片组成两个差对工作，且R1=R2=R3=R4=R， ∑RRR4。由此可知，单臂、半桥、全桥电路的灵敏度依次增大。

三、需用器件与单元：直流稳压电源、电桥、差动放大器、双平行梁、测微头、一片应变片、 电压/频率表、主、副电源。

四、旋钮初始位置：

直流稳压电源打到±2V档， 电压/频率表(即电压/频率表)打到2V档，差动放大增益最大。

当应变梁收到拉力时，各应变片电阻值变化

图1

五、实验步骤：

1、了解所需单元、部件在实验仪上的位置，观察梁上的应变片，应变片为棕色衬底箔式结构小方薄片。上下两片梁的外表面各贴两片受力应变片和一片补偿应变片，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，连接图如图1。将差动放大器的输出端与 电压/频率表的输入插口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 电压/频率表显示为零，关闭主、副电源。