应变片交流全桥的应用(应变仪)—振动测量实验

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1、应变片交流全桥的应用(应变仪)—振动测量实验一、实验目的：了解利用应变交流电桥测量振动的原理与方法。二、基本原理：图8—1是应变片测振动的实验原理方块图。当振动源上的振动台受到F(t)作用而振动，使粘贴在振动梁上的应变片产生应变信号dR/R，应变信号dR/R由振荡器提供的载波信号经交流电桥调制成微弱调幅波，再经差动放大器放大为u1(t)，u1(t)经相敏检波器检波解调为u2(t)，u2(t)经低通滤波器滤除高频载波成分后输出应变片检测到的振动信号u3(t)(调幅波的包络线)，u3(t)可用示波器显示。图中，交流电桥就是一个调制电路，W1(RW1)、r(R8)、W2(RW2)

2、、C是交流电桥的平衡调节网络，移相器为相敏检波器提供同步检波的参考电压。这也是实际应用中的动态应变仪原理。图8—1应变仪实验原理方块图三、需用器件与单元：主机箱中的±2V～±10V（步进可调）直流稳压电源、±15V直流稳压电源、音频振荡器、低频振荡器；应变式传感器实验模板、移相器／相敏检波器／低通滤波器模板、振动源、双踪示波器（自备）、万用表（自备）。四、实验步骤：1、相敏检波器电路调试：正确选择双线（双踪）示波器的“触发”方式及其它设置(提示：触发源选择内触发CH1、水平扫描速度TIME/DIV在0.1mS～10µS范围内选择、触发方式选择AUTO。垂直显示方式为双踪显示

3、DUAL、垂直输入耦合方式选择直流耦合DC、灵敏度VOLTS/DIV在1V～5V范围内选择)并将光迹线居中(当CH1、CH2输入对地短接时)。调节音频振荡器的幅度为最小（幅度旋钮逆时针轻轻转到底），将±2V～±10V可调电源调节到±2V档。按图8—2示意接线，检查接线无误后合上主机箱电源开关，调节音频振荡器频率f=1kHz，峰峰值Vp-p=5V（用示波器测量）；调节相敏检波器的电位器钮使示波器显示幅值相等、相位相反的两个波形(相敏检波器电路已调整完毕，以后不要触碰这个电位器钮)。相敏检波器电路调试完毕，关闭电源。图8—2相敏检波器电路调试接线示意图2、将主机箱上的音频振荡器

4、、低频振荡器的幅度逆时针慢悠悠转到底(无输出)，再按图8—3示意接线(接好交流电桥调平衡电路及系统，应变传感器实验模板中的R8、RW1、C、RW2为交流电桥调平衡网络，将振动源上的应变输出插座用专用连接线与应变传感器实验模板上的应变插座相连，因振动梁上的四片应变片已组成全桥，引出线为四芯线，直接接入实验模板上已与电桥模型相连的应变插座上。电桥模型二组对角线阻值均为350Ω，可用万用表测量)。图8—3应变交流全桥振动测量实验接线示意图注：传感器专用插头(黑色航空插头)的插、拔法：插头要插入插座时，只要将插头上的凸锁对准插座的平缺口稍用力自然往下插；插头要拔出插座时，必须用大姆

5、指用力往内按住插头上的凸锁同时往上拔。3、调整好有关部分，调整如下：（1）检查接线无误后，合上主机箱电源开关，用示波器监测音频振荡器Lv的频率和幅值，调节音频振荡器的频率、幅度使Lv输出1kHz左右，幅度调节到10Vp-p（交流电桥的激励电压）。（2）用示波器监测相敏检波器的输出(图中低通滤波器输出中接的示波器改接到相敏检波器输出)，用手按下振动平台的同时（振动梁受力变形、应变片也受到应力作用）仔细调节移相器旋钮，使示波器显示的波形为一个全波整流波形。（3）松手，仔细调节应变传感器实验模板的RW1和RW2(交替调节)使示波器（相敏检波器输出）显示的波形幅值更小，趋向于无波形

6、接近零线。4、调节低频振荡器幅度旋钮和频率(8Hz左右)旋钮，使振动平台振动较为明显。拆除示波器的CH1通道，用示波器CH2(示波器设置：触发源选择内触发CH2、水平扫描速度TIME/DIV在50mS～20mS范围内选择、触发方式选择AUTO；垂直显示方式为显示CH2、垂直输入耦合方式选择交流耦合AC、垂直显示灵敏度VOLTS/DIV在0.2V～50mV范围内选择)分别显示观察相敏检波器的输入Vi和输出Vo及低通滤波器的输出Vo波形。5、低频振荡器幅度(幅值)不变，调节低频振荡器频率(3Hz～25Hz)，每增加2Hz用示波器读出低通滤波器输出Vo的电压峰－峰值，填入表8画出

7、实验曲线，从实验数据得振动梁的谐振频率为。实验完毕，关闭电源。表8应变交流全桥振动测量实验数据f(Hz)Vo(p-p)