机械测试技术实验指导书

2026/1/19 3:04:35

若4个桥臂电阻由贴在构件上的4枚电阻片组成,而且初始电阻R1 = R2 = R3

= R4,当输出电压UDB = 0时,电桥处于平衡状态。构件变形时,各电阻的变化量分别为ΔR1、ΔR2、ΔR3、ΔR4。输出电压的相应变化为:

U+ΔU = E(

DB

DB

)

在小应变 >>1的条件下,可以证明桥路输出电压为:

ΔU =(

DB

-+-)

如果ΔR仅由机械变形引起、与温度影响无关,而且4枚电阻片的灵敏系数Ks相等时,根据 ,可以写成:

ΔU = Ks(ε1-ε2+ε3-ε4)

DB

如果供桥电压E不变,那么构件变形引起的电压输出ΔUDB 与4个桥臂的应变值ε

1

、ε2、ε3、ε

4成线性关系。式中各ε是代数值,其符号由变形

方向决定。一般拉应变为\正\、压应变为\负\。根据这一特性:相邻两桥臂的

ε(ε1、ε3或 ε2、ε4)符号一致时,两应变相抵消;如符号相反,

则两应变的绝对值相加。 相对两桥臂的ε

( ε1 、ε2或 ε3、ε4)符号一致时,两应变的

绝对值相加;如符号相反,则两应变相抵消。

实验如果能很好地利用电桥的这一特性,合理布片、灵活组桥,将直接影响电桥输出电压的大小,从而有效地提高测量灵敏度、并减少测量误差。这种作用称做桥路的加减特性。电阻应变仪是测量应变的专用仪器,桥路输出电压ΔUDB的大小,是按应变直接标定来显示的。因此与ΔUDB对应的应变值ε仪直接读出来。

5

仪可由应变

2.组桥方式

一般贴在构件上参与机械变形的电阻片称做工作片,在不考虑温度影响的前提下,应变片接入各桥臂的组桥方式不同、与工作片相应的输出电压也不同。几种典型的组桥方式如下:

单臂测量

只有一枚工作片R1接在AB桥臂上。其它3个桥臂的电阻片都不参与变形应变e为零。这时电桥的输出电压为:

ΔU =(

DB

)=Ks(ε1)

单臂测量的结果ΔUDB代表被测点的真实工作应变。

半桥测量

两枚工作片R1、 R2分别接在相邻两个桥臂AB、BC上。其它两个桥臂是应变仪的内接电阻。这时电桥的输出电压为:

ΔUDB =(

对臂测量

)=Ks(ε1-ε2)

两枚工作片R1、 R3分别接在对臂AB、CD上。温度补偿片R2、 R4分别接在其它两对臂BC、AD上。这时:

ΔUDB =(

+

)=Ks(ε1+ε3)

一般贴在构件上参与机械变形的电阻片称做工作片,在不考虑温度影响的前提下,应变片接入各桥臂的组桥方式不同、与工作片相应的输出电压也不同。几种典型的组桥方式如下:

单臂串联测量

6

两枚串联的工作片2R接AB臂。而两枚串联的温度补偿片2R接BC臂。其他两个桥臂接仪器的内接电阻这时:

ΔUDB=(

阻片电阻变化率的平均值成正比。

工作片串联后R1 = 2R,同样ΔR1= 2ΔR ,因此ΔUDB的测量结果不变,与两枚

图表1 典型的组桥方式

组桥方式 输出电压 ΔUDB 桥臂系数 B 温度补偿 BC臂需接一枚补偿片1 R 不需接补偿片温度影半桥测量 单臂测量 Ks(ε1) Ks(ε1-ε2) Ks(ε1+ε3) Ks(ε1-ε3+ε1-ε3) ε1=-ε2时B=2 响自动消除 对臂测量 ε1=ε3时B=2 非工作对臂接补偿片 ε1=-ε2=ε3=-ε4时不接补偿片,温度影响全桥测量 B=4 可自动消除 阻值与工作片相会地 B=1 补偿片串联后接BC臂 串联测量 ()

四、实验内容:

从实验一中所做的电阻应变片中取两个,加上电桥盒里的两个固定电阻组成半桥,并通过电桥盒把相应的应变输入到BZ2206静态电阻应变仪,并逐步的增加砝码使其发生应变,记录下每加一次的砝码重量和BZ2206静态电阻应变仪中显示的应变;同样,取四个实验一中所做的电阻应变片组成全桥,并通过电桥盒把相应的应变输入到BZ2206静态电阻应变仪,并逐步的增加砝码使其发生应变,记录下每加一次的砝码重量和BZ2206静态电阻应变仪中显示的应变。最后以增加的砝码重量为横轴,应变为纵轴,做图。

7

五、实验步骤:

1. 在电桥盒上组建半桥;

2. 把BZ2206静态电阻应变仪调零;

3. 逐步增减砝码,并记录砝码重量和BZ2206静态电阻应变仪显示的应变; 4. 在电桥盒上组建全桥;

5. 把BZ2206静态电阻应变仪调零;

6. 逐步增减砝码,并记录砝码重量和BZ2206静态电阻应变仪显示的应变;

六、实验报告:

要求如下格式详细记录整个实验的过程,并要求有实验结论和对实验进行分析和总结,达到别人根据你的实验报告能把实验重复做出来的要求。

一、实验目的 二、实验仪器 三、实验原理 四、实验步骤 五、实验结论

六、实验分析及误差分析

8


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