实验一--应变式传感器.doc

实验一的主题是应变式传感器，这是一种利用电阻材料的应变效应将物理量（如力、压力、加速度等）转换为电信号的设备。在实验中，主要关注电阻应变片的工作原理和测量电路。 应变片的核心是电阻应变效应，即金属或半导体材料在受到外力作用产生应变时，其电阻值也会随之改变。具体来说，当金属导体受到应力作用，长度和截面积发生变化，导致电阻率变化，从而电阻值发生变化。对于金属导体，应变灵敏度大约为2，这意味着单位应变下电阻的相对变化量。半导体的应变灵敏度通常更高，可达100到200，主要归因于压阻效应，即应力改变了半导体的晶体结构和导电性质。 实验中提到的箔式应变片是金属箔片在绝缘基板上通过光刻和腐蚀工艺制成，用于测量应变。金属箔片的电阻在受力变形时会发生变化，这个变化与应变的关系由公式ΔR/R=Kε描述，其中K是应变灵敏系数，ε是长度的相对变化。 为了读取和放大应变片的电阻变化，通常使用电桥电路，尤其是单臂、双臂和全桥电路。全桥电路的输出信号最大，线性度和稳定性最佳，常用于需要高灵敏度测量的应用。电桥电路的优势在于能够方便地进行温度补偿，以减少环境因素对测量结果的影响。 实验一的目的是让学生理解电阻应变片如何工作，以及如何利用电桥电路进行信号转换和放大。这涉及了材料科学、固体力学和电子电路的基本原理，对于在机械工程、计量和建筑测量等领域使用应变式传感器至关重要。通过这样的实验，学生可以掌握基本的传感器操作和数据处理技能，为今后的实际应用打下基础。