基于应变片全桥差动电路的悬臂梁杨氏模量测量实验

摘要

杨氏模量是描述材料刚度和弹性性质的重要物理量，使用静态拉伸法测量金属丝杨氏模量是经典的大学物理实验项目之一。然而静态拉伸法并不适用于薄板类型材料的杨氏模量测量。本文采用电阻式应变片组建全桥差动电路并结合悬臂梁模型，设计了一种以薄板型金属材料为研究对象的新型杨氏模量测量装置。在本研究中，首先进行了理论分析，探讨了全桥差动电路输出电压灵敏度与应变片电阻的关系，并通过实验验证了全桥差动电路能够有效规避桥路电压非线性变化带来的影响，同时具有最大的电压灵敏度，从而提高了实验测量精度。其次，我们利用应变片搭建了全桥差动电路，使用拉力计对金属薄板材料自由端施加应力并测量应力大小，并通过应变电阻传感器组建的全桥差动电路测量薄板悬臂梁产生的应变，进而计算材料的杨氏模量。实验结果表明，本实验装置能精确测量多种金属薄板材料的杨氏模量，在材料力学性能测量方面具有重要的实用价值。

关键词

电磁学 / 全桥差动 / 应变片 / 杨氏模量