一、實驗目的：了解金屬箔式應變片的應變效應，單臂電橋工作原理和效能。
二、基本原理：電阻絲在外力作用下發生機械變形時，其電阻值發生變化，這就是電阻應變效應，描述電阻應變效應的關係式為： δr／r＝kε 式中：
δr／r為電阻絲電阻相對變化，k為應變靈敏係數,ε=δl/l為電阻絲長度相對變化。金屬箔式應變片就是通過光刻、腐蝕等工藝製成的應變敏感元件，通過它轉換被測部位受力狀態變化。電橋的作用完成電阻到電壓的比例變化，電橋的輸出電壓反映了相應的受力狀態。
對單臂電橋輸出電壓 uo1= ekε/4。
三、需用器件與單元：主機箱(±4v、±15v、電壓表)、應變式感測器實驗模板、托盤、砝碼、4位數顯萬用表（自備）。
-圖1 應變片單臂電橋效能實驗安裝、接線示意圖
應變感測器實驗模板說明：
實驗模板中的r1、r2、r3、r4為應變片，沒有文字標記的5個電阻符號下面是空的，其中4個組成電橋模型是為實驗者組成電橋方便而設，圖中的粗黑曲線表示連線線。
1、根據圖1〔應變式感測器（電子秤感測器）已裝於應變感測器模板上。感測器中4片應變片和加熱電阻已連線在實驗模板左上方的r1、r2、r3、r4和加熱器上。感測器左下角應變片為r1；右下角為r2；右上角為r3；左上角為r4。
當感測器托盤支點受壓時，r1、r3阻值增加，r2、r4阻值減小，可用四位半數顯萬用進行測量判別。常態時應變片阻值為350ω，加熱絲電阻值為50ω左右。〕安裝接線。
2、放大器輸出調零：將圖1實驗模板上放大器的兩輸入埠引線暫時脫開，再用導線將兩輸入端短接(vi＝0)；調節放大器的增益電位器rw3大約到中間位置(先逆時針旋到底，再順時針旋轉2圈)；將主機箱電壓表的量程切換開關打到2v檔，合上主機箱電源開關；調節實驗模板放大器的調零電位器rw4，使電壓表顯示為零。
3、應變片單臂電橋實驗：拆去放大器輸入埠的短接線，將暫時脫開的引線復原(見圖1接線圖)。調節實驗模板上的橋路平衡電位器rw1，使主機箱電壓表顯示為零；在應變感測器的托盤上放置乙隻砝碼，讀取數顯表數值，依次增加砝碼和讀取相應的數顯表值，直到200g（或500 g）砝碼加完。
記下實驗結果填入表1畫出實驗曲線。
表14、根據表1計算系統靈敏度s＝δu/δw（δu輸出電壓變化量，δw重量變化量）和非線性誤差δ，
δ=δm/yfs ×100％式中δm為輸出值（多次測量時為平均值）與擬合直線的最大偏差：yfs滿量程輸出平均值，此處為200g（或500g）。實驗完畢，關閉電源。
單臂電橋時，作為橋臂電阻應變片應選用：（1）正（受拉）應變片（2）負（受壓）應變片（3）正、負應變片均可以。
2、計算非線性誤差
實驗資料曲線
1、將托盤安裝到應變感測器的托盤支點上。將實驗模板差動放大器調零：用導線將實驗模板上的±15v、⊥插口與主機箱電源±15v、⊥分別相連，再將實驗模板中的放大器的兩輸入口短接(vi＝0)；調節放大器的增益電位器rw3大約到中間位置(先逆時針旋到底，再順時針旋轉2圈)；將主機箱電壓表的量程切換開關打到2v檔，合上主機箱電源開關；調節實驗模板放大器的調零電位器rw4，使電壓表顯示為零。
圖2 應變式感測器半橋接線圖
2、拆去放大器輸入埠的短接線，根據圖2接線。注意r2應和r3受力狀態相反，即將感測器中兩片受力相反（一片受拉、一片受壓）的電阻應變片作為電橋的相鄰邊。調節實驗模板上的橋路平衡電位器rw1，使主機箱電壓表顯示為零；在應變感測器的托盤上放置乙隻砝碼，讀取數顯表數值，依次增加砝碼和讀取相應的數顯表值，直到200g（或500 g）砝碼加完。
記下實驗資料填入表2畫出實驗曲線，計算靈敏度s2＝u／w，非線性誤差δ。實驗完畢，關閉電源。
表21、半橋測量時兩片不同受力狀態的電阻應變片接入電橋時，應放在：（1）對邊（2）鄰邊。
2、橋路（差動電橋）測量時存在非線性誤差，是因為：（1）電橋測量原理上存在非線性（2）應變片應變效應是非線性的（3）調零值不是真正為零。
四、資料處理
實驗三金屬箔式應變片—全橋效能實驗
二、基本原理：全橋測量電路中，將受力方向相同的兩應變片接入電橋對邊，相反的應變片接入電橋鄰邊。當應變片初始阻值：
r1＝r2＝r3＝r4，其變化值δr1＝δr2＝δr3＝δr4時，其橋路輸出電壓u03＝keε。其輸出靈敏度比半橋又提高了一倍，非線性誤差和溫度誤差均得到改善。
1、將托盤安裝到應變感測器的托盤支點上。將實驗模板差動放大器調零：用導線將實驗模板上的±15v、⊥插口與主機箱電源±15v、⊥分別相連，再將實驗模板中的放大器的兩輸入口短接(vi＝0)；調節放大器的增益電位器rw3大約到中間位置(先逆時針旋到底，再順時針旋轉2圈)；將主機箱電壓表的量程切換開關打到2v檔，合上主機箱電源開關；調節實驗模板放大器的調零電位器rw4，使電壓表顯示為零。
圖3—1 全橋效能實驗接線圖
2、拆去放大器輸入埠的短接線，根據圖3—1接線。實驗方法與實驗二相同，將實驗資料填入表3畫出實驗曲線；進行靈敏度和非線性誤差計算。實驗完畢，關閉電源。
表31、測量中，當兩組對邊（r1、r3為對邊）電阻值r相同時，即r1＝r3，r2＝r4，而r1≠r2時，是否可以組成全橋：（1）可以（2）不可以。
2某工程技術人員在進行材料拉力測試時在棒材上貼了兩組應變片，如圖3—2，如何利用這四片應變片組成電橋，是否需要外加電阻。
圖3－2應變式感測器受拉時感測器圓周面展開圖
（a）單臂b）半橋c）全橋
圖4 應變電橋
（a）、u0＝u①－u③
＝〔(r1＋△r1)／(r1＋△r1＋r2)－r4／(r3＋r4)〕e
＝〔（1＋△r1／r1）／（1＋△r1／r1＋r2／r2）－（r4／r3）／（1＋r4／r3）〕e
設r1＝r2＝r3＝r4，且△r1／r1＜＜1。
u0≈(1／4)(△r1／r1)e
所以電橋的電壓靈敏度:s＝u0／(△r1／r1)≈ke＝(1／4)e
(b)、同理:u0≈(1／2)(△r1／r1)e
s＝(1／2)e
(c)、同理:u0≈(△r1／r1)e
s＝e1、霍爾感測器和測微頭的安裝、使用參閱實驗九。按圖14示意圖接線(實驗模板的輸出ｖｏ１接主機箱電壓表的ｖｉｎ)，將主機箱上的電壓表量程(顯示選擇)開關打到２ｖ檔。
2、檢查接線無誤後，開啟電源，調節測微頭使霍爾片處在兩磁鋼的中間位置，再調節rw1使數顯表指示為零。
圖14 霍爾感測器(直流激勵)位移實驗接線示意圖
3、以某個方向調節測微頭2ｍｍ位移，記錄電壓表讀數作為實驗起始點；再反方向調節測微頭每增加0.2mm記下乙個讀數(建議做4ｍｍ位移)，將讀數填入表14。
表14作出v－x曲線，計算不同測量範圍時的靈敏度和非線性誤差。實驗完畢，關閉電源。
本實驗中霍爾元件位移的線性度實際上反映的是什麼量的變化？
圖17 磁電轉速感測器實驗安裝、接線示意圖
磁電式轉速感測器測速實驗除了感測器不用接電源外，其它完全與實驗十六相同；請按圖17和實驗十六中的實驗步驟做實驗。實驗完畢，關閉電源。
為什麼磁電式轉速感測器不能測很低速的轉動，能說明理由嗎？
一、 實驗目的：了解霍爾轉速感測器的應用。
二、 基本原理：利用霍爾效應表示式：uh＝khib，當被測圓盤上裝上n只磁性體時，圓盤每轉一周磁場就變化n次。
每轉一周霍爾電勢就同頻率相應變化，輸出電勢通過放大、整形和計數電路就可以測量被測旋轉物的轉速。
三、 需用器件與單元：霍爾轉速感測器、直流源＋5v、轉動源2－24v、轉動源單元、數顯單元的轉速顯示部分。
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