機械工程測量技術與試驗技術
實驗指導書
湖南工業大學機械工程學院
二0一四年十月
一、實驗專案：
實驗1 箔式應變片三種橋路效能比較
實驗2 交流全橋組成的電子秤
二、實驗說明:
學生在實驗課前必須認真預習本指導書，並複習教材有關內容，為實驗課做好充分準備，課後要求寫出實驗報告，並交指導教師批閱。
三、實驗開出時間：
實驗1 箔式應變片三種橋路效能比較
（一） 、實驗目的：
1. 觀察了解箔式應變片的結構。
2. 測試應變梁變形的應變輸出。
3. 比較各橋路間的輸出關係。
（二）、實驗原理：
本實驗說明箔式應變片及半橋單臂直流電橋、半橋雙臂直流電橋、全橋的原理和工作情況。
應變片是最常用的測力感測元件。當用應變片測試時，應變片要牢固地貼上在測試體表面，當測件受力發生變形，應變片的敏感柵隨同變形，其電阻值也隨之發生相應的變化。通過測量電路，轉換成電訊號輸出顯示。
電橋電路是最常見的非電量電測電路中的一種，當電橋平衡時，橋路對臂電阻乘積相等，即： ＝
1、半橋單臂工作電橋此時＝其中： 為電橋的輸出電壓，為電橋的輸入電壓。
橋路中為箔式應變片，為直流調平衡電位器，為電橋中的固定電阻。直流激勵電源為4v。
2、半橋雙臂工作電橋此時＝，其中 ：為電橋的輸出電壓，為電橋的輸入電壓。
3、四臂（全橋）工作電橋此時＝，其中：為電橋的輸出電壓，為電橋的輸入電壓。
由此可見，採用四臂工作的電橋能獲得線性輸出，同時它的輸出電壓為半橋單臂工作電橋輸出電壓的四倍，為半橋雙臂工作電橋輸出電壓的二倍。
（三）、實驗所需部件：
直流穩壓電源（4v檔）、電橋、差動放大器、箔式應變片、懸臂梁、稱重砝碼、電壓表。
（四）、實驗步驟：
1、預熱：確認接線無誤後開啟儀器電源,並預熱數分鐘。
2、調零：先將差動放大器增益置最小的位置（逆時針方向旋轉到底），然後緩慢調整電橋電位器,使測試系統輸出接近零；再將差動放大器增益逐步往上調大至中間位置（不要調至最大位置），緩慢調整電橋電位器,使測試系統輸出為零。
3、載入：在懸臂梁上依次放上砝碼，依次記錄差動放大器輸出電壓值。
（五）、注意事項：
1、實驗前應檢查接插線是否完好，連線電路時應盡量使用較短的接插線，以避免引入
干擾。 2、接插線插入插孔時輕輕地做一小角度的轉動，以保證接觸良好，拔出時也輕輕地轉動一下拔出，切忌用力拉扯接插線尾部，以免造成線內導線斷裂。
3、穩壓電源不要對地短路。
（六）、思考題
1、使用儀器的名稱是什麼？儀器上有哪些感測器？
2、在實驗的各種組橋方式中，計算並判斷哪種組橋方式的靈敏度(靈敏度s=δv/δw，δv——輸出電壓平均變化量，δw——重量變化量)最高？
實驗2 交流全橋組成的電子秤
（一）、實驗目的
1、了解交流激勵的四臂應變電橋的原理；
1、 掌握交流激勵的四臂應變電橋的實際應用。
（二）、實驗原理
圖（a）交流全橋連線圖
圖（b）交流全橋連線示意圖
圖（c）交流全橋組橋圖
圖（a）是交流全橋測量電路一般形式的連線圖，圖（b）是交流全橋測量電路一般形式的連線示意圖。從交流應變電橋表面上來看，組成電橋四個臂的元件都是電阻，在調電橋平衡時只考慮電阻就夠了，實際上必須把導線及應變片本身的分布電容考慮進去，（為了分析方便，把分布電容歸併在兩個橋臂中,見圖（c）交流應變電橋）。這樣，各橋臂阻抗分別為＝＝
電橋平衡時＝
將各橋臂阻抗代入上式中，整理後得
可見，在進行平衡調節時不但應進行電阻平衡，還要進行電容平衡,,且常需反覆平衡多次。
放大器的作用：將電橋輸出的調幅波進行放大以滿足相敏檢波器的要求。
相敏檢波器的作用：放大後的調幅波必須用相敏檢波器將它還原（解調）為被測應變訊號波形。相敏檢波電路的主要特點是除了所需解調的調幅訊號外，還要輸入乙個參考訊號，有了參考訊號就可以用它來監別輸入訊號的相位和頻率。
相敏檢波電路還具有選頻的能力，從而提高測控系統的抗干擾能夠力。
移相器的作用：是將訊號的相位移動乙個角度。因為相敏檢波器的參考訊號與被測訊號有嚴格的相位關係，需由移相電路實現。
低通濾波器的作用：相敏檢波器輸出的被測訊號是被低頻應變訊號調製的高頻訊號，包括被檢測的低頻訊號外，還有高頻訊號，為了還原被檢測的訊號，必須用低通濾波器去掉高頻分量，保留低頻應變訊號。
（三）、實驗所需部件
電橋、音訊振盪器、差動放大器、移相器、相敏檢波器、低通濾波器、雙孔懸臂梁、稱重砝碼、電壓表
（四） 、實驗步驟
1、 將音訊振盪器lv端連線電壓/頻率in端，將音訊振盪器的地線連線電壓/頻率表的地線，並且將電壓/頻率表置於20k檔，調節音訊振盪器兩個旋鈕，使音訊振盪器輸出頻率為5khz，然後拔掉連線線。
2、 按圖（a）連線線路。將電壓/頻率表置於2v檔。
3、 預熱數分鐘。
4、 先將差動放大器增益置最小位置（逆時針方向旋轉到底），然後緩慢調整電橋、wa電位器,使測試系統輸出接近零；再將差動放大器增益逐步往上調大至中間位置（不要調至最大位置），緩慢調整電橋、wa電位器,使測試系統輸出為零。
5、在稱重平台上逐步加上砝碼進行標定，並將結果填入**
6、取走砝碼，在稱重平台上加一未知重量的物品，記下電壓表讀數： （v）
7、 根據座標上w—v曲線求出物品的重量。
（五）、注意事項
欲提高交流全橋的靈敏度，可用示波器觀察相敏檢波器輸出端波形，若相敏檢波器輸出端波形脈動成份較大，則系統雖然可以調零，但靈敏度較低，提高靈敏度的方法是當系統初步調零後，再調節電橋中的電位器，使相敏檢波器輸出波形盡量平直，然後用手將懸臂梁壓到最低，調節「移相」旋鈕，使相敏輸出端波形為相連線的整流波形。再放手恢復梁的自然位置，調節「」，使系統輸出為零，這樣系統靈敏度會最高。
（六）、思考題
交流應變測量電橋在進行平衡調節時要進行哪兩種平衡調節；相敏檢波器和低通濾波器的作用各是什麼？
實驗報告
學年學期學年第學期
課程名稱
指導老師
學院（部
班級學號
姓名湖南工業大學
箔式應變片三種橋路效能比較
實驗報告
班級＿＿＿＿＿＿姓名＿＿＿＿＿＿ 學號實驗報告必須按順序裝訂好)
箔式應變片三種橋路效能比較
實驗報告
班級＿＿＿＿＿＿姓名＿＿＿＿＿＿ 學號實驗報告必須按順序裝訂好)
箔式應變片三種橋路效能比較
實驗報告
班級＿＿＿＿＿＿姓名＿＿＿＿＿＿ 學號實驗報告必須按順序裝訂好)
交流全橋組成的電子秤
實驗報告
班級＿＿＿＿＿＿ 姓名＿＿＿＿＿＿ 學號 ＿＿＿＿＿＿ (實驗報告必須按順序裝訂好)
交流全橋組成的電子秤
實驗報告
班級＿＿＿＿＿＿ 姓名＿＿＿＿＿＿ 學號 ＿＿＿＿＿＿ (實驗報告必須按順序裝訂好)
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