第一个问题:电阻应变片的测量电路
在使用应变片测量应变时,必须用适当的办法测量其电阻值的微小变化。为此,一般是把应变片接入某种电路,让其电阻值的变化对电路进行某种控制,使电路输出一个能模拟该电阻值变化的信号,然后,只要对这个电信号进行相应的处理就行了。常规电测法使用的电阻应变仪的输入回路叫做应变电桥,它是以应变片作为其部分或全部桥臂的四臂电桥。它能把应变片电阻值的微小变化转化成输出电压的变化。在此,仅以直流电压电桥为例加以说明。

一、电桥的输出电压
电阻应变仪中的电桥线路如图a-4所示,它是以应变片或电阻元件作为电桥桥臂。可取为应变片、和为应变片或~均为应变片等几种形式。、和、分别为电桥的输入端和输出端。根据电工学原理,可导出当输入端加有电压时,电桥的输出电压为当时,电桥处于平衡状态。因此,电桥的平衡条件为。当处于平衡的电桥中各桥臂的电阻值分别有、、和的变化时,可近似地求得电桥的输出电压为由此可见,应变电桥有一个重要的性质:应变电桥的输出电压与相邻两桥臂的电阻变化率之差、相对两桥臂电阻变化率之和成正比。对于平衡电桥,如果相邻两桥臂的电阻变化率大小相等、符号相同,或相对两桥臂的电阻变化率大小相等、符号相反,则电桥将不会改变其平衡状态,即保持。如果电桥的四个桥臂均接入相同的应变片,则有式中,~分别为接入电桥四个桥臂的应变片的应变值。
图a-4
电桥原理
图a-5
半桥单臂温度补偿接法
二、温度效应的补偿
贴有应变片的构件总是处在某一温度场中。若敏感栅材料的线膨胀系数与构件材料的线膨胀系数不相等,则当温度发生变化时,由于敏感栅与构件的伸长(或缩短)量不相等,在敏感栅上就会受到附加的拉伸(或压缩),从而会引起敏感栅电阻值的变化,这种现象称为温度效应。敏感栅电阻值随温度的变化率可近似地看作与温度成正比。温度的变化对电桥的输出电压影响很大,严重时,每升温,电阻应变片中可产生几十微应变。显然,这是非被测(虚假)的应变,必须设法排除。排除温度效应的措施,称为温度补偿。根据电桥的性质,温度补偿并不困难。只要用一个应变片作为温度补偿片,将它粘贴在一块与被测构件材料相同但不受力的试件上。将此试件和被测构件放在一起,使它们处于同一温度场中。粘贴在被测构件上的应变片称为工作片。在连接电桥时,使工作片与温度补偿片处于相邻的桥臂,如图a-5所示。因为工作片和温度补偿片的温度始终相同,所以它们因温度变化所引起的电阻值的变化也相同,又因为它们处于电桥相邻的两臂,所以并不产生电桥的输出电压,从而使得温度效应的影响被消除。必须注意,工作片和温度补偿片的电阻值、灵敏系数以及电阻温度系数应相同,分别粘贴在构件上和不受力的试件上,以保证它们因温度变化所引起的应变片电阻值的变化相同。
三、应变片的布置和在电桥中的接法
应变片感受的是构件表面某点的拉应变或压应变。在有些情况下,该应变可能与多种内力(比如轴力和弯矩)有关。有时,只需测量出与某种内力所对应的应变,而要把与其它内力所对应的应变从总应变中排除掉。显然,应变片本身不会分辨各种应变成分,但是只要合理地选择粘贴应变片的位置和方向,并把应变片合理地接入电桥,就能利用电桥的性质,从比较复杂的组合应变中测量出指定的应变。应变片在电桥中的接法常有以下三种形式:(1)半桥单臂接法
如图a-5所示,将一个工作片和一个温度补偿片分别接入两个相邻桥臂,另两个桥臂接固定电阻。如果工作片的应变为,则电桥的输出电压为(2)半桥双臂接法
如图a-6所示,将两个工作片接入电桥的两个相邻桥臂,另两个桥臂接固定电阻,两个工作片同时互为温度补偿片。如果工作片的应变分别为和,则电桥的输出电压为若,则电桥的输出电压为即为半桥单臂接法的两倍。
图a-6

半桥双臂接法
图a-7
全桥接法(3)全桥接法
如图a-7所示,电桥的四个桥臂全部接入工作片,如果工作片的应变分别为、、和,则电桥的输出电压为若,则电桥的输出电压为即为半桥单臂接法的四倍。必须注意,接入同一电桥各桥臂的应变片(工作片或温度补偿片)的电阻值、灵敏系数和电阻温度系数均应相同。应变片在构件上的布置可根据具体情况灵活采取各种不同的方法。应变片在构件上的布置和在电桥中的接法可参见有关资料。
第二个问题:根据电桥的性质,温度补偿并不困难。只要用一个应变片作为温度补偿片,将它粘贴在一块与被测构件材料相同但不受力的试件上。将此试件和被测构件放在一起,使它们处于同一温度场中。粘贴在被测构件上的应变片称为工作片。在连接电桥时,使工作片与温度补偿片处于相邻的桥臂,如图a-5所示。因为工作片和温度补偿片的温度始终相同,所以它们因温度变化所引起的电阻值的变化也相同,又因为它们处于电桥相邻的两臂,所以并不产生电桥的输出电压,从而使得温度效应的影响被消除。
测量定值电阻的阻值,画出实验电路图.
伏安法测电阻原理:伏安法测电阻是使用电流表和电压表直接测量导体电阻的常见方法,大致分为两种,电流表内接和电流表外接。
伏安法(又称伏特测量法、安培测量法)是一种较为普遍的测量电阻的方法,通过利用部分电路欧姆定律:R=U/I来测出电阻值。用电流表测出在此电压下通过未知电阻的电流,然后计算出未知电阻的阻值,这种测电阻的方法,叫伏安法。
用电压表并联来测量电阻两端的电压,用电流表串联来测量电阻通过的电流强度。但由于电表的内阻往往对测量结果有影响,所以这种方法常带来明显的系统误差。有两种接法:外接法和内接法。所谓外接内接,即为电流表接在电压表的外面或里面。
这样,接在外面,测得的是电压表和电阻并联的电流,而电压值是准确的,根据欧姆定律并联时的电流分配与电阻成反比,这种接法适合于测量阻值较小的电阻;接在里面,电流表准确,但电压表测量得到的是电流表和电阻共同的电压。
另外,人们为了消除电压表、电流表的影响,还有各种伏安法测电阻的补偿电路,但都需要用到电流计,且电路十分繁琐。伏安法测电阻虽然精度不很高,但所用的测量仪器比较简单,而且使用也方便。是最基本的测电阻的方法,测电阻的方法还有替代法、惠斯通电桥法等多种。
滑动变阻器的作用:
1、保护电路。
2、调节被测电阻两端的电压与电路中的电流,从而改变电路电压,多次实验使实验更准确。(但一般忽略灯泡电阻的变化,学习中不要求)。

3、改变电路中的总电阻,起到分压的作用。
画电路图时,按电流流向法,先画出电源,从电源的正极出发依次画出开关、电流表、定值电阻、滑动变阻器回到电源的负极,最后把电压表并联在定值电阻的两端,如下图所示:


