传感器应用技术实操练习一 应变片单臂电桥性能实验.docx

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1、实操练习一应变片单臂电桥性能测试一、练习目的：了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。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弹性元件的变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。它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,在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。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

2、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Q时，根据电阻的定义式得oLLR=PI三PAri(11)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P的变化为dL、dA、dp相应的电阻变化为dR。对式(1-1)全微分得电阻变化率dR/R为：dRdLdrdps2+RLrp(12)式中：dL/L为导体的轴向应变量丸；dr为导体的横向应变量日由材料力学得：El=-r(1-3)式中：口为材料的泊松比，大多数金属材料的泊松比为0.30.5左右；负号表示两者的变化方向相反。将式(13)代

3、入式(12)得：-=(1+2)+RP(14)式(14)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；可取当Ml+2）R（15）其灵敏度系数为：=-=（1+2）elR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。金属导体的电阻应变灵敏度一般在2左右。（2）、半导体的应变灵敏度：主要取决于其压阻效应；dRR O-15V +SV电压表直流稳压电源4、应变片单臂电桥测试：关闭主机箱电源，按图

4、17示意图接线，将2V10V可调电源调节到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加放置一只20g祛码(尽量靠近托盘的中心点放置)，读取相应的数显表电压值，记下实验数据填入表1。图1-7应变片单臂电桥测试接线示意图表1应变片单臂电桥性能测试数据重量(g)0电压(mV)05、根据表1数据作出曲线并计算系统灵敏度S=AV/AW(AV输出电压变化量，Aw重量变化量)和非线性误差6,=myFSXIO0%式中Am为输出值(多次测量时为平均值)与拟合直线的最大偏差：yFS满量程输出平均值，此处为200g。操作完毕，关闭电源。