应变测量实验：零机械负载下无偏差

在应变测量实验中，新墨西哥州立大学机械和航空航天工程系本科生的每个实验室组都需要使用应变计测量拉伸试样铝合金试样中与加载轴成 0、45 和 90 度的应变. 学生们使用廉价的市售电阻器构建了惠斯通电桥，但很快发现，在零机械负载下，试样上的大偏置电压使应变测量变得不可能。Vishay Foil Resistors 提供的高精度电阻使应变测量实验取得成功。

行业/应用领域：教育

使用的产品：

• 1202LB500R ±10%，10PPM

• Z201 T 3K00000

挑战

我们的本科生发现，每个惠斯通电桥的输出信号电压在试样上为零负载时很大。空载时的这种大偏置电压使应变测量变得不可能。

解决方案

Vishay 箔电阻器的 1202LB500R ±10% 10PPM 精密微调电位器和采用专利 Bulk Metal ^®箔技术的Z201 T 3K00000使我们能够构建具有归零功能的惠斯通电桥，使学生能够成功地进行应变测量。

用户解释

我们没有设置实验来测试电阻的稳定性。我们的主要重点是让我们的学生能够构建惠斯通电桥，以测量拉伸试样上的应变。然而，电阻器的稳定性对于长期应变测量至关重要。

我们事先知道，便宜的电阻器的电阻变化很大，这会导致样品在空载时产生很大的偏置电压，从而无法测量应变。我们正在冒险 - 但我们的结果并不走运。

图1 ：测试设置和惠斯通电桥示意图

我们失败的实验告诉我们，选择具有正确性能特征的正确组件是实验成功的关键。这一次，班级使用了两个 Z201T 精密电阻器、一个 Accutrim 1202LB 电位计和一个应变计来构建功能性惠斯通电桥。两个 Z201T 精密电阻器形成惠斯通电桥的两个臂。其他两个臂使用 Accutrim 1202LB 电位计和应变计，如示意图（图 1）所示。三个惠斯通电桥建立在电路板上，如图 2 所示。它们被封装在一个电子盒中。学生将三个应变计粘合到每个试样上，需要三个惠斯通电桥进行应变测量。很多时候，每个惠斯通电桥都会在试样没有负载的情况下失去平衡。Accutrim 1202LB 电位计将使我们能够将惠斯通电桥归零，从而在空载时不会出现偏置电压。没有偏置电压将使我们能够在低负载下测量小应变。对于图 3 所示的实验装置，整个加载范围的负载都很小。显着的偏置电压会阻止我们进行应变测量实验。

图 2：惠斯通电桥与 Vishay 箔电阻器的 1202LB 500R ±10%、10PPM 精密微调电位器和 Z201T 3K0 精密电阻器

图3 ：实验装置

每个实验课我们有四个实验站。每个站需要三个惠斯通电桥。通常，在这个 ME345 实验方法 I 课程中，一个学期进行应变测量实验的学生人数从 65 到 75 不等。