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单臂电桥
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2023年2月28日发(作者：外差)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：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：
KRR/
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。单臂电桥输出电压U
O1
4/EK。
三、需用器件与单元：应变式传感器实验模块、应变式传感器、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R
1
、R
2
、R
3
、R
4
。加热丝也接于模块上，可用万用表进
行测量判别，R
1
=R
2
=R
3
=R
4
=350Ω，加热丝阻值为50Ω左右。
2、接入模块电源±15V（从主控箱引入），检查无误后，合上主控箱电源开
关，将实验模块调节增益电位器Rw
3
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，输出端与主控箱面板上的
数显表电压输入端Vi相连，调节实验模块上调零电位器Rw
4
，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。
应变片
引出线
固定垫圈
固定螺丝
限程螺丝
模块
弹性体
托盘
加热丝
应变片
图1-1应变式传感器安装示意图
3、将应变式传感器的其中一个应变片R
1
（即模块左上方的R
1
）接入电桥作
为一个桥臂与R
5
、R
6
、R
7
接成直流电桥（R
5
、R
6
、R
7
模块内已连接好），接好电
桥调零电位器Rw
1
，接上桥路电源±4V（从主控箱引入）如图1-2所示。检查接
线无误后，合上主控箱电源开关。调节Rw
1
，使数显表显示为零。
4、在电子秤上放置一只砝码，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500g（或200g）砝码加完。记下实验结果填入表1-1，关闭电
源。
表1-1单臂电桥输出电压与加负载重量值
重量（g）
电压（mv）
5、根据表1-1计算系统灵敏度S，S=Wu/（u输出电压变化量；W重
量变化量）计算线性误差：
f1
=ym/
F•S
×100%，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：y
F•S
满量程输出平均值，此处为500g或
200g。
五、思考题：
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）应变片（3）正、负应变片均可。
+4V
-4V
接主控箱
电源输出
接主控箱
电源输出
接主控箱
电源输出
图1-2应变式传感器单臂电桥实验接线图
接数显表
V
i
地
R1
加热
实验二金属箔式应变片——半桥性能实验
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：不同受力方向的两片应变片接入电桥作为邻边，电桥输出灵
敏度提高，非线性得到改善。当两片应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电
压Uo
2
=
2/EK
。
三、需要器件与单元：同实验一。
四、实验步骤：
1、传感器安装同实验一。做实验（一）2的步骤，实验模块差动放大器调零。
2、根据图1-3接线。R
1
、R
2
为实验模块左上方的应变片，注意R
2
应和R
1
受力状态相反，即将传感器中两片受力相反（一片受拉、一片受压）的电阻应变
片作为电桥的相邻边。接入桥路电源±4V，调节电桥调零电位器Rw
1
进行桥路调
零，实验步骤3、4同实验一中4、5的步骤，将实验数据记入表1-2，计算灵敏
度S=Wu/，非线性误差
f2
。若实验时无数值显示说明R
2
与R
1
为相同受力
状态应变片，应更换另一个应变片。
表1-2半桥测量时，输出电压与加负载重量值
重量（g）
接主控箱电
源输出
接主控箱电
源输出
接数显表
Vi地
图1-3应变式传感器半桥实验接线图
电压（mv）
五、思考题：
1、半桥测量时两片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。
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。