2023年4月17日发(作者：线偏振光)
传 感 器 技 术 实 验 报 告
院（系） 机械工程系 专业 班级
姓 名 同组同学
实验时间 2014 年 月 日，第 周，星期 第 节
实验地点 单片机与传感器实验室 实验台号
实验一 金属箔式应变片——单臂电桥性能实验
一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。
二、实验仪器：
应变传感器实验模块、托盘、砝码（每只约20g）、、数显电压表、15V、4V电源、
万用表（自备）。
三、实验原理：
电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述
电阻应变效应的关系式为：R/R=K，式中R/R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏
系数，=l/l为电阻丝长度相对变化。金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应
变敏感组件，如图1-1所示，四个金属箔应变片分别贴在弹性体的上下两侧，弹性体受到压
力发生形变，应变片随弹性体形变被拉伸，或被压缩。
图1-1
通过这些应变片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，
如图1-2所示R、R、R为固定电阻，与应变片一起构成一个单臂电桥，其输出电压
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1
R
EERE
R
kU
（1-1）
0
44R4
1
1R
2R
E为电桥电源电压，R为固定电阻值，式1-1表明单臂电桥输出为非线性，非线性误差
为。
L
100%
1R
2R
四、实验内容与步骤
1．图1-1应变传感器上的各应变片已分别接到应变传感器模块左上方的R、R、R、
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R上，可用万用表测量判别，R=R=R=R=350。
41234
2．从主控台接入15V电源，检查无误后，合上主控台电源开关，将差动放大器的输
入端U短接，输出端Uo接数显电压表（选择2V档），调节电位器Rw，使电压表显示为
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0V，Rw的位置确定后不能改动，关闭主控台电源。
3
图1-2 应变式传感器单臂电桥实验接线图
3．将应变式传感器的其中一个应变电阻（如R）接入电桥与R、R、R构成一个单
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臂直流电桥，见图1-2，接好电桥调零电位器Rw，直流电源4V（从主控台接入），电桥
1
输出接到差动放大器的输入端U，检查接线无误后，合上主控台电源开关，调节Rw,使电
i1
压表显示为零。
4．在应变传感器托盘上放置一只砝码，调节Rw，改变差动放大器的增益，使数显电
4
压表显示2mV，读取数显表数值，保持Rw不变，依次增加砝码和读取相应的数显表值，
4
直到200g砝码加完，记录实验结果，填入表1-1，关闭工作表现情况
电源。
表1－1
重量(g)
电压(mV)
2
五、注意事项
加在应变传感器上的压力不应过大，以免造成应变传感器的损坏！
六、实验报告
根据表1－1计算系统灵敏度S＝U/W（U输出电压变化量，W重量变化量）和
非线性误差=m/y100％，式中m为输出值（多次测量时为平均值）与拟合直线
f1F..S
的最大偏差；y为满量程（200g）输出平均值。
FS
七、思考题：
采用单臂电桥时，作为桥臂的电阻应变片应选用：
(1)正(受拉)应变片；
(2)负(受压)应变片；
(3)正、负应变片均可以。
答：
3
传 感 器 技 术 实 验 报 告
院（系） 机械工程系 专业 班级
姓 名 实践是什么意思
同组同学
实验时间 2014 年 月 日，第 周，星期 第 节
实验地点 单片机与传感器实验室 实验台号
实验二 金属箔式应变片——半桥性能实验
一、实验目的：比较半桥与单臂电桥的不同性能、了解其特点。
二、实验仪器：同实验一
三、实验原理：不同受力方向的两片应变片接入电桥作为邻边，电桥输出灵敏度提高，非线
性得到改善。当两片应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压
Uk
0
EER
财务部门工作总结
（2-1）
22R
U比单臂电桥灵敏度提高一倍，半桥输出与应变片阻值变化率呈线性关系。
0
四、实验内容与步骤
1．应变传感器上的各应变片已分别接到应变传感器模块左上方的R、R、R、R上，
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可用万用表测量判别，R=R=R=R=350。
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图2-1 应变式传感器半桥实验接线图
4
2．差动放大器调零。从主控台接入15V电源，检查无误后，合上主控台电源开关，
将差动放大器的输入端U短接，输出端Uo接数显电压表（选择2V档），调节电位器Rw，
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使电压表显示为0V，Rw的位置确定后不能改动，关闭主控台电源。
3
3．根据图2-1接线，R、R为实验模板左上方的应变片，注意R应和R受力状态相
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反，即桥路的邻边必须是传感器中两片受力方向相反(一片受拉、一片受压)的电阻应鳗鱼丸
变片。
接入桥路电源4V（从主控台接入），电桥输出接到差动放大器的输入端U，检查接线无误
i
后，合上主控台电源开关，调节Rw，使电压表显示为零。
1
4．在应变传感器托盘上放置一只砝码，调节Rw，改变差动放大器的增益，使数显电
4
压表显示10mV，读取数显表数值，保持Rw不变，依次增加砝码和读取相应的数显表值，
4
直到200g砝码加完，记录实验结果，填入下表，关闭电源。
表2－1
重量(g)
电压(mV)
五、实验报告
根据表2－1计算系统灵敏度L＝U/W和非线性误差。
f2
六、思考题：
1．半桥侧量时两片不同受力状态的电阻应变片在接入电桥时，应放在：(1)对边？(2)
邻边的位置？
答：
2．桥路测量时存在非线性误差，是因为：(1)电桥测量原理上存在非线性误差？(2)应变
片应变效应是非线性的？(3)零点偏移？
答：
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院（系） 机械工程系 专业 班级
姓 名 同组同学
实验时间 2014 年 月 日，第 周，星期 第 节
实验地点 单片机与信托人
传感器实验室 实验台号
实验三 金属箔式应变片――全桥性能实验
一、实验目的：了解全桥测量电路的优点。
二、实验仪器：同实验一。
三、实验原理：
全桥测量电路中，将受力性质相同的两只应变片接到电桥的对边，不同的接入邻边，如
图3-1，当应变片初始值相等，变化量也相等时，其桥路输出：
Uo=Ek （3-1）
E为电桥电源电压，式3-1表明，全桥输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差得
到进一步改善。
四、实验内容与步骤
图3-1 全桥性能实验接线图
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1．应变传感器上的各应变片已分别接到应变传感器模块左上方的R、R、R、R上，
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可用万用表测量判别，R=R=R=R=350。
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2．从主控台接入15V电源，检查无误后，合上主控台电源开关，将差动放大器的输
入端U短接，输出端Uo接数显电压表（选择2V档），调节电位器Rw，使电压表显示为
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0V。Rw的位置确定后不能改动，关闭主控台电源。
3
3．按图3-1接线，将受力不同的4只应变片接入电桥的邻边，接入电桥调零电位器Rw，
1
直流电源4V(从主控台接入)，电桥输出接到差动放大器的输入端U，检查接线无误后，合
i
上主控台电源开关，调节Rw，使电压表显示为零。
1
4．在应变传感器托盘上放置一只砝码，调节Rw，改变差动放大器的增益，使数显电
4
压表显示0.020V左右，读取数显表数值，保持Rw不变，依次增加砝码和读取相应的数显
4
表值，直到200g砝码加完，记录实验结果，填入下表3-1，关闭电源。
表3-1
重量(g)
电压(mV)
五、实验报告
根据表3-1的实验数据，计算灵敏度L=U/W，非线性误差
f3
六、思考题
1．全桥测量中，当两组对边(R、R)电阻值相同时，即R= R, R= R,而R≠R时，
13132412
是否可以组成全桥：(1)可以，(2)不可以。
答：
2．工程技术人员在进行材料拉幼儿教师岗位职责
力测
试时在棒材上贴了两组应变片，如何利
用这四片电阻应变片组成电桥，是否需
要外加电阻。
图3-2 应变式传感器受拉时传感器圆平面展开图
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传 感 器 技 术 实 验 报 告
院（系） 机械工程系 专业 班级
姓 名 同组同学
实验时间 2014 年 月 日，第 周，星期 第 节
实验地点 单片机与传感器实验室 实验台号
实验四 直流全桥的应用——电子称实验
一、实验目的：了解直流全桥的应用及电路的定标
二、实验仪器：同实验一
三、实验原理：
电子称实验原理同实验三的全桥测量原理，通过调节放大电路对电桥输出的放大倍数使
电路输出电压值为重量的对应值，电压量纲（V）改为重量量纲（g）即成一台比较原始的
电子称。
四、实验内容与步骤
1．按实验三的步骤1、2、3接好线并将电路调零。
2．将10只砝码全部置于传感器的托盘上，调节电位器Rw（满量程时的增益），使数
4
显电压表显示为0.200V（2V档测量）。
3．拿去托盘上所有砝码，观察数显电压表是否显示为0.00V，若不为0.00V，再次调节
Rw调零。
4
4．重复2、3步骤的定标过程，直到精确为止，把电压量纲改为重量量纲即可以称重。
5．将砝码依次放到托盘上并读取相应的数显表值，直到200g砝码加完，记录实验结果，
填入下表，关闭电源。
表4-1
重量(g)
电压(mV)
6．打开电源，根据定标结果，在电子秤上称量几样自己的随身物品（例如手机、钥匙
等）的重量，记录实验结果，填入下表，关闭电源。
表4-2
电压(mV) 手机 钥匙
重量(g)
8
