专利名称：刚体材料应变实验仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高校用物理实验仪器，尤其指一种刚体材料应变实验仪。
背景技术：
电阻应变式传感器(本实用新型简称应变片)工作原理是基于电阻应变效应原理。用金属电阻丝制作成电阻应变片，将其粘贴在具有弹性的刚体上，当刚体受力变形时，应变片的敏感栅也随同一起变形，其电阻值发生相应变化，通过转换电路转换为电压或电流的变化。应变片可以应用于刚体材料应变实验仪，但现有技术的刚体材料应变实验仪结构复杂使用不方便，并且不能消除由于温度的变化带来的测量误差。
发明内容本实用新型的目的是提供一种结构简单、使用方便的刚体材料应变实验仪，它可消除温度变化带来的测量误差。为了实现上述目的，本实用新型包含惠斯登电桥电路，应变片Rx固定在悬臂梁3的上面并且与惠斯登电桥电路上的应变片接线柱7并联，应变片Rx安装在夹具2的右侧。夹具2固定在底座I上，悬臂梁3固定在夹具2上。悬臂梁3的右端与悬线5上端相接，悬线5的下端与砝码4相接。温度补偿应变片R1固定在悬臂梁3的上面并且与惠斯登电桥电路上的温度补偿接线柱6并联。温度补偿应变片R1安装在夹具2的左侧。惠斯登电桥电路安装在底座I的内部，惠斯登电桥电路的温度补偿接线柱6和应变片接线柱7以及第二电阻R2和第三电阻R3和保护电阻R的调节旋钮都安装在底座I的外壳上，检流计G和开关K也要安装在底座I的外壳上。由于本实用新型把应变片Rx固定在悬臂梁3的上面，并且与惠斯登电桥电路上的应变片接线柱7并联，应变片Rx安装在夹具2的右侧，悬臂梁3固定在夹具2上，悬臂梁3的右端与砝码4相接，温度补偿应变片R1与惠斯登电桥电路上的温度补偿接线柱6并联，就可以方便地测量悬臂梁3在不同受力情况下的电阻变化值，从而计算出悬臂梁3的应变数值。由于温度补偿应变片R1和应变片Rx是同样材料和规格的，并且处在同一环境温度下，温度的变化带来的两者的电阻变化是一致的，这就抵消了两者温度变化引起的测量误差，提高了测量精度。由于惠斯登电桥电路安装在底座I的内部，并且惠斯登电桥电路的各个可调部件都安装在底座I的外壳上，这就简化了仪器结构，降低了成本，提高了仪器使用的方便性。
图I是本实用新型的机械部分的原理示意图。图2是本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
在图I中，底座I为长方形的壳体，夹具2用螺丝固定在底座I上表面。夹具2夹住悬臂梁3的左侧，夹具2与悬臂梁3之间为可以安装和拆卸的结构(可用类似于小台钳夹持物体的那种机械结构)。应变片Rx用粘贴的方法固定在悬臂梁3的上面，并且应变片Rx安装在夹具2的右侧。悬臂梁3的右端与悬线5的上端相接，悬线5的下端与砝码4相接。砝码4为多个等重的砝码组合而成，可以添加或减少。温度补偿应变片R1固定在悬臂梁3的上面，温度补偿应变片R1安装在夹具2的左侧。在图2中，电阻民、&串联后并联在保护电阻R、直流电源E、开关K串联的电路上；温度补偿接线柱5 (由两个组成)与应变片接线柱6 (由两个组成)串联后也并联在保护电阻R、直流电源E、开关K串联的电路上。检流计G的上端与温度补偿接线柱6和应变片接线柱7的连接点相连，检流计G的下端与电阻R2、R3的连接点相连。温度补偿应变片R1与温度补偿接线柱6相接；应变片Rx与应变片接线柱7相接。这就形成了一个惠斯登电桥， 其中电阻R2、R3为可调节可直接读数的高精度电阻箱，保护电阻R为滑线变阻器(保护电阻R也可串联到检流计G电路中去)。本实用新型把图2的温度补偿接线柱6和应变片接线柱7不接其他器件时的电路组合简称为惠斯登电桥电路。为了简化结构，提高使用的方便性，本实用新型将惠斯登电桥电路安装在底座I的内部。惠斯登电桥电路的温度补偿接线柱6和应变片接线柱7以及第二电阻R2和第三电阻R3和保护电阻R的调节旋钮都安装在底座I的外壳上。检流计G和开关K也要安装在底座I的外壳上。直流电源E可用直流稳压电源或干电池。本实用新型的使用过程简要说明如下首先在应变片接线柱7上接一个外接的电阻箱，并把温度补偿应变片R1与温度补偿接线柱6相并联。调节电阻R2、R3以及上述那个外接的电阻箱，使检流计G趋近零视数，惠斯登电桥达到准平衡，从而计算出温度补偿应变片R1的电阻值。然后把外接的那个电阻箱拆下来，换上应变片Rx，这就可以进行下述的应变测量实验了。见图1，先令砝码4的质量为零(也即全拆下砝码4上的所有砝码)，调节电阻民為使得惠斯登电桥平衡，从而计算出该情况下的应变片Rx上的电阻值，再依次更换(增加)砝码4的质量(每次增加的质量相同)，就可测量计算出砝码4各次相应质量对应的应变片Rx上的电阻值；再依次更换(减少)砝码4的质量(每次减少的质量相同)，也可测量计算出砝码4各次相应质量对应的应变片Rx上的电阻值。结合上述两组实验数据利用逐差法可把加载每个砝码时应变片Rx的阻值变化量精确计算出来，从而把悬臂梁3的应变精确地计算出来。由于温度补偿应变片R1和应变片Rx是同样材料和规格的，并且处在同一环境温度下，温度的变化带来的两者的电阻变化是一致的，两者按图2的连接方式接入电路后，就可抵消两者温度变化引起的误差，所以，不会影响惠斯登电桥的平衡，因而也就消除了温度变化带来的误差，提高了测量精度。
权利要求1.一种刚体材料应变实验仪，包含惠斯登电桥电路，应变片(Rx)固定在悬臂梁(3)的上面并且与惠斯登电桥电路上的应变片接线柱(7)并联，应变片(Rx)安装在夹具(2)的右侦牝其特征是夹具(2)固定在底座(I)上，悬臂梁(3)固定在夹具(2)上，悬臂梁(3)的右端与悬线(5)上端相接，悬线(5)的下端与砝码(4)相接，温度补偿应变片(R1)固定在悬臂梁(3)的上面并且与惠斯登电桥电路上的温度补偿接线柱(6)并联，温度补偿应变片(R1)安装在夹具(2)的左侧。
2.按权利要求I所述的刚体材料应变实验仪，其特征是惠斯登电桥电路安装在底座(I)的内部，惠斯登电桥电路的温度补偿接线柱(6)和应变片接线柱(7)以及第二电阻(R2)和第三电阻(R3)和保护电阻(R)的调节旋钮都安装在底座(I)的外壳上，检流计(G)和开关(K)也安装在底座(I)的外壳上。
专利摘要本实用新型公开了一种刚体材料应变实验仪。它包含一个惠斯登电桥电路，应变片RX固定在待测刚性材料的悬臂梁3的上面并且与惠斯登电桥电路上的应变片接线柱7并联，应变片RX安装在夹具2的右侧，夹具2固定在底座1上，悬臂梁3固定在夹具2上，悬臂梁3的右端通过悬线5与砝码4相接，温度补偿应变片R1固定在悬臂梁3的上面并且与温度补偿接线柱6并联，温度补偿应变片R1安装在夹具2的左侧。它可方便地测量悬臂梁3的应变，并可消除温度变化带来的误差，克服了现有技术的应变测量实验仪结构复杂、使用不便等缺陷。它可用于高校的力学类物理实验。
文档编号G01B7/16GK202485991SQ201220137189
公开日2012年10月10日 申请日期2012年4月3日 优先权日2012年4月3日
发明者李海彦 申请人:德州学院