数据采集与处理实验报告

大连海事大学实验报告

专业班级：环境工程2011-1 学号：2220113199 姓名：陈凡

课程名称：数据采集与处理技术 实验时间：6月18号 指导教师：刘明（电航101） 实验名称：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、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： R／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 Uo1= EKε/4。

三、需用器件与单元：主机箱(±4V、±15V、电压表)、应变式传感器实验模板、托盘、砝码、4

位数显万用表（自备）。

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图1应变传感器实验模板说明：

实验模板中的R1、R2、R 、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，图中的粗黑曲线表示连接线。

四、实验步骤：

1、根据图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、R3、R和加热器上。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，可用四位半数显万用进行测量判别。常态时应变片阻值为350Ω，加热丝电阻值为50Ω左右。〕安装接线。

2、放大器输出调零：将图1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(先逆时针旋转到底，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。

图1 应变片单臂电桥性能实验安装、接线示意图

3、应变片单臂电桥实验：拆去放大器输入端口的短接线，将暂时脱开的引线复原(见图1接线图)。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；在应变传感器的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，画出实验曲线。 表1 重量(g) 电压(v) 20 0.004 40 0.007 60 0.011 80 0.015 100 0.018 120 0.021 140 0.025 160 0.029 180 0.032 200 0.035 4、根据表1计算系统灵敏度S＝ΔU/ΔW（ΔU输出电压变化量，ΔW重量变化量）和非线性误差δ，

δ=Δm/yFS ×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：yFS满量

程输出平均值，此处为200g。实验完毕，关闭电源。 五、实验数据处理

1、根据表1画出实验U-W曲线

2、取图中点(20,0.004)、(200,0.035)得曲线斜率k=S=ΔU/ΔW=(0.035-0.004)/(200-20)=0.000172v/g Δm在点(120,0.021)处取得，Δm=0.001 δ=Δm/yFS ×100％=0.001/200×100％=0.0005％ 六、思考题：

单臂电桥时，桥臂电阻应变片应选用？（1）

（1）正（受拉）应变片（2）负（受压）应变片（3）正、负应变片均可以。