金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥比较

一、FB716-II 型物理设计性（传感器）实验装置

1．传感器实验台部分：装有双平行振动梁（包括应变片上下各2片、梁自由端的磁钢）、双平行梁测微头及支架、振动盘（装有磁钢、用于固定霍尔传感器的二个半圆磁钢、差动变压器的可动芯子），安装时可参考第三部分结构图片及安装说明。

2．九孔实验板接口平台部分：九孔实验板作为开放式和设计性实验的一个桥梁（平台）； 3．JK-20型频率振荡器部分：含音频振荡器和低频振荡器； 4．JK-19型直流恒压电源部分：提供实验时所必须的电源；

5．处理电路模块部分：电桥模块（提供元件和参考电路，由学生自行搭建）、差动放大器、移相器等模块组成。

二、主要技术参数、性能及说明： 1．FB716-II 传感器实验台部分：

双平行振动梁的自由端及振动盘装有磁钢，通过测微头或激振线圈接入低频振荡器0V 可做静态或动态测量。

应变梁：应变梁采用不锈钢片，双梁结构端部有较好的线性位移。 传感器：

（1）差动变压器：

量程：mm 5≥；直流电阻：ΩΩ10~5；由一个初级、二个次级线圈绕制而成的透明空心线圈，铁芯为软磁铁氧体。 （2）应变式传感器：

金属箔式应变片阻值：350Ω；应变系数：2 。 2．信号处理及变换（有电源极性接反保护）：

（1）电桥模块：提供相关参数的器件，由学生根据实验需要自行搭建。

（2）差动放大器：通频带kHz 10~0可接成同相、反相、差动结构，增益为100~1倍的直流放大器。

3．振动梁、测微头：

双平行式悬臂梁一副（装有应变片与振动盘相连），梁端装有永久磁钢、激振线圈和可拆卸式螺旋测微头，可进行压力位移与振动实验。 4．19JK −型直流恒压电源部分：

直流V 15±，主要提供给各芯片电源：

V 6 ,V 4 ,V 2±±±分三档输出，提供给实验时的直流激励源； V 12~0：A 1ax Im =作为电机电源或作其它电源。 三、附录

附录部分主要包括实验时的结构安装图示和各模块的电气连接图示说明，以及实验中的相关参考信息。

在实验之前，请认真仔细阅读本实验指导书及相关注意事项。实验时，严格按照接线图和实验步骤完成实验内容。由于各模块是完全的，所以接线比较繁琐，请各位同学要认真检查之后 ，确认接线正确之后（特别要注意不要把电源接到非电源输入端） ，方可通电实验，否则，会烧坏芯片。

设计和思考问题部分，同学可以查阅相关资料或在老师指导下完成所要求的内容。

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实验时，对需要接“地”处都必须连接在一起。在实验时不要晃动或摇动实验桌以及相关的仪器设备和线路，以免引起线路接触不良，使实验不能正常进行。

实验 金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥比较

【实验目的】

验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间关系。

【实验仪器】

JK-19型直流恒压电源、差动放大器、电桥模块、万用表、测微头及连接件、FB716-II 传感器实验台、应变片和九孔实验板接口平台。

【实验步骤】

预设：直流恒压电源：置V 4±档，万用表打到V 2档，差动放大器增益置中间位置。 1．差动放大器调零：+V 接至直流恒压电源的V 15+，−V 接至V 15−，调零模块的GND 与差动放大器模块的GND 相连，再用导线将差动放大器的输入端同相端)(V P +、反相端)(V N −与地短接。用万用表测差动放大器输出端的电压：开启直流恒压电源：调节调零旋钮使万用表显示为零。

2．按图12−接线，图中X R 为应变片，r 及1W 可调平衡网络。

3．安装和调整测微头到磁钢中心位置并使双平行梁处于水平位置（目测），记下该刻度

值，再将直流恒压电源调到V 4±档。

选择适当的放大增益，然后调节电桥平衡电位器1W ， 使万用表显示为零。

4．旋转测微头，使梁移动，每隔mm 5.0读一个数，将测得数值填入下表，然后关闭直流恒压电源：

)mm (X

)mV (U

5．保持放大器增益不变，将3R 固定电阻换为X R 工作状态相反的另一应变片即取二片受力方向不同应变片，形成半桥，调节测微头使梁到水平位置（目测），调节电桥1W 使万用表显示表显示为零，重复步骤4，同样测得读数，填入下表：

2

)mm (X

)mV (U

6．保持差动放大器增益不变，将21R ,R 两个固定电阻换成另两片受力应变片（即把1R 换成，

2R 换成

）组桥时必须掌握相对臂应变片的受力方向相同，相邻臂应变片

的受力方向相反即可，否则相互抵消没有输出。接成一个直流全桥，调节测微头使梁到水平位置，调节电桥1W 同样使万用表显示为零。重复步骤4，将读出数据填入下表：

)mm (X )mV (U

7．在同一坐标纸上描绘U ~X 曲线，比较三种接法的灵敏度。

【注意事项】

1．在更换应变片时应将直流恒压电源关闭。

2．在实验过程中如有发现万用表发生过载，应将电压量程扩大。

3．在本实验中只能将放大器接成差动形式，否则系统不能正常工作。

4．直流恒压电源为V 4±不能打的过大，以免损坏应变片或造成严重自热效应。 5．接全桥时请注意区别和片子的工作状态方向。

第三、结构安装图片和说明

一、传感器实验台各部分名称及安装图示： 1．FB716-Ⅱ传感器实验台图1 ：

1．图7 JK-19型直流恒压电源实物照片：

2．图8JK-20型频率振荡器实物照片：

三、实验模块（部分）：

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