电阻应变片传感器实验

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1、电阻应变式传感器传感器传感器是将电子系统无法处理的外界物理量转换为电信号的主要器件。对于测量与控制系统来说，传感器是构成对外界物理量加以检测的前端器件；传感器是系统感知外界信息的“五官”和系统内部工作的“神经”。传感器是实现信息化的基础技术之一，在当代科学技术领域中占有十分重要的地位。传感器已广泛应用于国防、环保、工业、农业、交通运输、日常生活等所有领域，并伴随着现代科学技术的进步而不断发展。一、实验目的1)了解金属箔式应变片的应变效应，电桥工作原理、基本结构及应用；2)研究和比较单臂、半桥、全桥的灵敏度和特性，得出相应结论。二、实验仪器CSY系列传感器系统实验仪，直流稳压源

2、，金属箔式应变片，直流调平衡电位器，双平行式悬臂梁，螺旋测微头，差动放大器，数字电压表。电阻应变片传感器是目前用于测量力、力矩、压力、加速度、重量等参数最广泛的传感器之一。它是利用应变效应制造的一种测量微小变化量（机械）的理想传感器。金属丝在外力（拉力或压力）作用下发生机械形变时，其电阻值会发生变化，这就是金属的电阻应变效应，金属的电阻表达式：R=(L/S)，当金属电阻丝受到轴向拉力F作用时，将伸长ΔL，横截面积相应减小ΔS，电阻率因晶格变化等因素的影响而改变Δ，故引起电阻值变化ΔR。对上式全微分，并用相对变化量来表示，则有：三、实验原理又可以表示为：ΔR/R＝K上式即

3、为电阻应变效应的表达式。式中:ΔR/R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数,受两个因素影响，一个是材料的几何尺寸变化引起的，另一个是材料的电阻率随应变引起的（称“压阻效应”）。对于金属材料而言，以前者为主，实验也表明，在金属丝拉伸比例极限内，电阻相对变化与轴向应变成比例。通常金属丝的灵敏系数=2左右。=ΔL/L为电阻丝长度相对变化。金属箔式应变片是通过光刻、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。本实验以金属应变梁作为产生应变的弹性体，应变采用双平行梁结构，平行梁上梁的上表面和下

4、梁的下表面对应地贴有八片应变片，受力工作片分别用符号和表示。其中六片为金属箔式片（BHF-350）。横向所贴的两片为温度补偿片，用符号和表示。片上标有“BY”字样的为半导体式应变片，梁的顶端装有一位移平台，位移平台上方装有一测微头，旋动测微头，可使位移平台上下位移，使应变梁弯曲变形，粘贴在梁上的电阻应变片也随之变形，使电阻应变片的电阻值产生变化,将这些应变片组成电桥，就可测得应变片的电阻值产生的变化，就可测得应变桥路的输出特性，即电桥输出电压∆V(mv)与位移∆X(mm)的函数关系：V=f(x)本实验以金属应变梁作为产生应变的弹性体，应变采用双平行梁结构，平行梁上梁的上表面和

5、下梁的下表面对应地贴有八片应变片，受力工作片分别用符号和表示。其中六片为金属箔式片（BHF-350）。横向所贴的两片为温度补偿片，用符号和表示。片上标有“BY”字样的为半导体式应变片，梁的顶端装有一位移平台，位移平台上方装有一测微头，旋动测微头，可使位移平台上下位移，使应变梁弯曲变形，粘贴在梁上的电阻应变片也随之变形，使电阻应变片的电阻值产生变化,将这些应变片组成电桥，就可测得应变片的电阻值产生的变化，就可测得应变桥路的输出特性，即电桥输出电压∆V(mv)与位移∆X(mm)的函数关系：V=f(x)本实验以金属应变梁作为产生应变的弹性体，应变采用双平行梁结构，平行梁上梁的上表面

6、和下梁的下表面对应地贴有八片应变片，受力工作片分别用符号和表示。其中六片为金属箔式片（BHF-350）。横向所贴的两片为温度补偿片，用符号和表示。片上标有“BY”字样的为半导体式应变片，梁的顶端装有一位移平台，位移平台上方装有一测微头，旋动测微头，可使位移平台上下位移，使应变梁弯曲变形，粘贴在梁上的电阻应变片也随之变形，使电阻应变片的电阻值产生变化,将这些应变片组成电桥，就可测得应变片的电阻值产生的变化，就可测得应变桥路的输出特性，即电桥输出电压∆V(mv)与位移∆X(mm)的函数关系：V=f(x)测量电路应变片测量应变是通过敏感栅的电阻相对变化而得到的。由于机械应变一般都很

7、小,通常金属电阻应变片灵敏度系数K也很小，电阻的相对变化也很小的。用一般测量电阻的仪表很难直接测出来，必须用专门的电路来测量这种微弱的电阻变化。同时，要把电阻相对的变化△R/R转换为电压或电流的变化，因此，需要设计专用的测量电路，最常用的电路为电桥电路。直流电桥的电压输出当电桥输出端接有放大器时,由于放大器的输入阻抗很高,所以,可以认为电桥的负载电阻为无穷大,这时电桥以电压的形式输出。输出电压即为电桥输出端的开路电压，其表达式为当电桥处于平衡状态，电桥各桥臂电阻满足条件:R1R3=R2R4，此时电桥输出