传感器实验：金属箔式应变片性能-单臂电桥 中北大学 5院 电子信息工程
资源描述
本资源文件适用于中北大学5院电子信息工程专业的传感器设计实验。通过本实验，学生将深入了解金属箔式应变片和单臂电桥的工作原理及其实际应用情况。
实验目的和任务
- 实验目的：
- 了解金属箔式应变片的工作原理。
- 掌握单臂电桥的工作情况。
- 实验任务：
- 通过实验操作，观察和记录金属箔式应变片在不同应变条件下的电阻变化。
- 分析单臂电桥在测量应变时的输出特性。
实验仪器及器件
- 可调直流稳压电源
- 电桥
- 差动放大器
- 双平行梁
- 测微头
- 应变片
- 电压/频率表
- 主、副电源
实验内容及原理
电阻应变式传感器
电阻应变式传感器是通过在弹性元件上粘贴电阻应变片来组成的。它利用电阻材料的应变效应，将工程结构件的内部变形转化为电阻变化。通过测量电路，可以将电阻的变化转换为电压或电流信号输出。
应变片的电阻应变效应
电阻应变效应是指金属导体或半导体材料在外力作用下产生应变时，其电阻值也会相应改变的物理现象。以圆柱形导体为例，当其长度、截面积和电阻率发生变化时，电阻也会随之变化。
实验步骤
- 准备工作：
- 检查实验仪器和器件是否齐全，并确保电源连接正确。
- 将应变片正确粘贴在双平行梁上。
- 实验操作：
- 调整电桥和差动放大器的参数，使其处于最佳工作状态。
- 通过测微头施加不同的应变，记录应变片电阻的变化。
- 观察并记录单臂电桥的输出电压变化。
- 数据分析：
- 根据实验数据，绘制应变与电阻变化的关系曲线。
- 分析单臂电桥在不同应变条件下的输出特性。
注意事项
- 实验过程中应小心操作，避免损坏应变片和其他精密仪器。
- 确保电源电压稳定，避免因电压波动影响实验结果。
- 实验结束后，及时关闭电源，整理实验仪器和器件。
通过本实验，学生将能够更好地理解金属箔式应变片和单臂电桥的工作原理，并掌握其在传感器设计中的应用。