电阻应变片实验：金属箔式应变片与单臂电桥

"金属箔式应变片性能-单臂电桥 实验 传感器设计 电阻应变效应 信息与通信工程学院" 这篇实验报告详细介绍了金属箔式应变片及其在单臂电桥中的应用，这是电子信息工程和信息与通信工程学院学生的重要实践内容。实验的主要目标是让学生理解金属箔式应变片的电阻应变效应，以及单臂电桥的工作原理。 首先，实验中提到的金属箔式应变片是一种常见的电阻应变传感器元件。它由电阻材料制成，当受到外力作用导致形变时，其电阻值会相应改变。这种现象称为电阻应变效应。以圆柱形导体为例，当导体长度、截面积或电阻率发生变化时，其电阻也会随之变化。通过全微分公式可以得到电阻变化率与应变之间的关系，即dR/R = (1+2μ)ε + dρ/ρ，其中μ是材料的泊松比，ε是应变量。这表明电阻的变化不仅与几何形状的改变有关（几何效应），还与材料本身的电导率变化（压阻效应）有关。 其次，实验涉及的单臂电桥是电阻应变传感器常用的测量电路。在这个电路中，应变片作为其中的一个桥臂，当外部物理量作用于应变片，导致其电阻变化时，电桥会产生不平衡电压。这个不平衡电压与应变片的形变程度成比例，通过测量这个电压，就可以间接获取被测量的物理量。 此外，报告提到了应变灵敏度的概念，这是评价应变片性能的重要指标。金属导体的应变灵敏度K通常约为1+2μ，意味着电阻的变化与轴向应变成正比。相比之下，半导体的应变灵敏度主要由压阻效应决定，通常远高于金属，因此在某些应用中，半导体应变片可能更为优选。 整个实验过程中，学生会使用到各种仪器和器件，如可调直流稳压电源、电桥、差动放大器等，以实际操作的方式加深对理论知识的理解。这样的实验有助于培养学生的动手能力和分析问题的能力，同时巩固了他们在课堂上学到的理论知识。 总结来说，这篇实验报告详细阐述了金属箔式应变片的电阻应变效应，单臂电桥的工作原理，以及应变灵敏度的概念，对于理解和应用传感器技术具有重要的教育意义。