[发明专利]电桥加减特性演示仪

说明书

技术领域

本发明涉及机电类，为提供一种电桥加减特性演示仪，尤指一种可以清楚直观演示电桥的加减特性的电桥加减特性演示仪。 

背景技术

在机械工程、材料工程、电气自动化等专业中，都需进行电测实验，但在电测实验中学生很难理解电桥加减特性的组桥方法，以及一处受力的单点测量、半桥测量和全桥测量的测量技巧方法。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种电桥加减特性演示仪，以解决在电测实验中的电桥加减特性实验难于理解的问题。 

本发明包括有数值显示单元、桥式电路显示单元、试验构件应变片位置显示单元及操作单元，其根据电桥的加减特性，利用大数码管显示电桥的输出应变值，四个小数码管为四个桥臂的增量电阻变化值，分别用△R1、△R2、△R3、△R4表示，四个桥臂电阻即应变片分别由四个应变片粘贴位置控制按钮控制，同时在电桥中可通过四个桥臂发光管显示出电桥的组桥方法。电阻即应变片在构件中粘贴的位置和方向，四个加载按钮分别代表四个电阻即应变片受力后电阻发生的改变量，每个转换开关设有递增和递减固定三档电阻，根据电阻即应变片的粘贴的位置和构件受力变形方向是拉伸还是压缩，转动四个加载按钮的递增或递减挡，使四个桥臂电阻即应变片受力发生变形时，改变电阻变化，同时四个桥臂的电阻R1、R2、R3、R4分别产生增量值△R1、△R2、△R3、△R4显示小数码管上，表示桥臂电阻受力后阻值发生的变化，同时在大屏幕（数码管）显示出应变值。达到可以清楚地观察到电桥加减特性； 

电桥的输出特性的关系式为：

如果电阻，则，电桥处于平衡状态；为电桥的平衡条件，此时如各桥臂电阻产生一微量小增量，分别为 ，则可由上式得到电桥输出电压为：

式中：U_BD为电桥输出电压；

为电阻变化值；

E为常数的弹性模量；

K为灵敏系数；

若用四个电阻应变片作桥臂（其初始电阻值满足平衡条件），当应变片的电阻发生变化时，根据上式公式得到应变值分别为

 

式中，为四个桥臂受力后产生的应变值。

本发明具体包括：数值显示单元、桥式电路显示单元、试验构件应变片位置显示单元及操作单元，其中： 

数值显示单元包括应变值显示模块与电阻增量值显示模块，应变值显示模块由大型数码管组成，桥臂电阻值发生变化的数值通过转换器把电阻的变化转换成应变值，显示于应变值显示模块屏幕上；电阻增量值显示模块由四个小数码管组成，用于显示四个桥臂电阻R₁、R₂、R₃、R₄受力后所产生的电阻增量值变化△R₁、△R₂、△R₃、△R₄。

桥式电路显示单元包括有桥式电路显示图样，其四个桥臂电阻即应变片R₁、R₂、R₃、R₄采用不同颜色的发光管构成，拉伸显示出红色、压缩显示出绿的，藉此可明显看出构件在受力后产生变形的方向。 

应变片位置显示单元包括有试验构件应变片位置示意图区、四个受力方向控制按钮与四个应变片粘贴位置控制按钮，试验构件应变片位置示意图为示意显示出应变片粘贴位置及受力方向，应变片粘贴位置控制按钮固定在构件粘贴的指定位置，用于控制四个桥臂电阻即应变片R₁、R₂、R₃、R₄的位置，受力方向控制按钮用于控制构件的受力方向，其构件的拉伸、压缩、弯曲、扭转等，用发光二极管箭头来表示。 

操作单元包括有电源开关、调零按钮、加载按钮、图形转换档及图形构造开关，四个桥臂电阻即即应变片的阻值是通过四个加载按钮实现单臂测量、半桥测量、全桥测量的数据显示，图形转换档与图形构造开关用于选择不同的构件以及应变片所粘贴的方向，调零按钮用于调整四个电阻初始值微小变化，使大屏幕处于零状态。 

本实验构件分为两种：悬臂梁、弯扭组合变形，都是采用发光管制作成 图形，非常清晰。