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10实验三金属箔式应变片性能—半桥单臂一.实验目的1.观察、了解金属箔式应变片的结构及粘贴方式，验证电桥工作的平衡条件。2.记录应变梁的输入和输出关系，计算相关的静态特性指标。二.实验所需仪器及部件直流稳压电源（±4V）、电桥、差动放大器、测微头、箔式应变片、电压表、CSY系列传感器系统实验仪。三.实验步骤1.调零。差动放大器增益最大（顺时针方向旋到底，约为100倍），正、负输入端用实验线对地短路，输出端接电压表（0.5V档），开启仪器总电源并预热数分钟，用调零电位器调整差动放大器输出电压为零后，将电压表量程转到50mV档，重新调零。调零结束后，关闭仪器总电源，拔掉实验线。调零后该调零电位器位置不要变化。2.测微仪装于悬梁臂前端的永久磁钢上，调节使应变梁处于基本水平状态，观察梁上的应变片的结构及粘贴方式。3.按图1将实验部件用实验线连接成测试电桥。桥路中R1、R2、R3为固定电阻，WD为直流电桥调平衡电位器，R为应变片（可任选上、下梁中的一片为工作片）。直流激励电源为±4V。4.将电压表量程转到0.5V档。确认接线无误后开启仪器总电源，并预热数分钟。旋转测微仪使得悬梁臂处于水平状态，调整WD的调零旋钮，使得输出电压为零，即电压表指示为零后，再将电压表量程转到50mV档，微调WD，使得输出电压为零。5.旋转测微仪，带动悬梁臂分别向上和向下各移动4mm，每移动1mm记录一次电压表示值，将数据填入表格中，正、反行程共五组，同时根据灵敏度公式初略估算所测量的五组数据是否可靠。若误差较大，分析原因，找出故障后，重新测量。6.重新调整电桥调零电位器WD的调零旋钮，使得输出电压为零后关闭仪器总电源，用数字万用表测量并记录电桥各臂的电阻值和WD的两个阻值。+4V-4VRV+-R1R2R3WDr图1电桥电路11四.实验注意事项（实验前必须认真阅读）1.实验前应检查实验接插线是否完好，连接电路时应尽量使用较短的接插线，以避免引入干扰。2.接插线插入插孔时轻轻地做一个小角度的转动，以保证接触良好，拔出时也轻轻地转动一下拔出，切忌用力拉扯接插线尾部，以免造成线内导线断裂。3.由于悬梁臂弹性恢复的滞后，当测微仪旋回初始位置时电压值并不回到起始点，此时可将测微仪反向旋一下再回到起始位置，以保证电压值回到起始点。4.实验操作中实验者在旋动测微仪后应将手离开，否则虽不改变刻度也可能会造成输出变化。表1实验数据记录表组次电桥电压位移(mm)-4-3-2-1初始值+1+2+3+41正行程0mV反行程2正行程反行程3正行程反行程4正行程反行程5正行程反行程五.实验报告内容1.简述应变片的工作原理和本实验的主要过程。2.根据记录的五组数据，重新设计表格，计算各组数据的平均值、灵敏度和回程误差。计算总平均值、平均灵敏度和校准曲线，并在坐标纸上画出位移与电压的实际关系曲线和校准曲线。（计算灵敏度时，请参阅实验四“实验注意事项”第3条）3.画出本实验电桥的等效电路，简述半桥单臂电桥的工作原理和直流电桥平衡条件，根据记录的电桥及电桥调零电位器WD阻值验证电桥平衡条件。4.若实验电桥采用毫安表调零，电路应如何改动？画出电路，并简要说明。5.本实验电路对电桥直流电源有何要求？对差动放大器有何要求？为什么要调零？6.本实验能否计算出应变片的阻值变化？为什么？7.实验数据是否有异常？若有，试分析原因。8.本实验的收获和心得，有何建议？