电阻应变测量原理及方法
电阻应变测试原理及温度补偿方法实验
电阻应变测试原理及温度补偿方法实验一、实验目的１．掌握电阻应变片的粘贴技术。
２．初步掌握电阻应变片的绝缘处理、防潮、接线和粘贴质量检查等基本技术。
３．了解电测应力、应变实验原理与电桥接线方法。
二、实验设备及器材 １．电阻应变片。
２．试件。
３．万用表、兆欧表。
４．电烙铁、镊子、丙酮、细砂纸、药棉等工具和材料。
５．502胶水、连接导线、704胶。
６．烘干设备。
三、电测法基本原理电阻应变测量技术(简称电测法)，就是将物理量、力学量、机械量等非电量通过敏感元件转换成电量来进行测量的一种实验方法，又称非电量电测法。
将电阻应变片粘贴在构件上，当构件受力变形时应变片也随之一起变形，应变片的电阻值发生变化，通过测量电桥将电阻变化转换成电压信号，经放大处理及模／数转换，最后直接输出应变值。
电测法在工程中得到广泛应用，其主要特点： (１) 尺寸小、重量轻、安装方便，对被测构件的应力分布不产生干扰。
(２) 精度和灵敏度高，最小应变读数为１με＝10。
6−(３) 测量范围广、适应性强，既能进行静态测试也能进行动态测试，频率响应范围从零到几万赫。
还可以在高、低温及高压、水中等特殊条件下进行测量。
(４) 可测量多种力学量。
采用应变片作为敏感元件制成各种传感器可测力、位移、压强、转角、速度、加速度、扭矩等。
但电测法也有局限性，其缺点是： (１) 只能测构件表面的应变，并且是有限个点，测量数据是离散的，难以得到整个应力-应变场的分布全貌。
(２)对于应力集中和应变梯度较大的部位，会引起比较大的误差。
四、电阻应变片１．工作原理 由物理学可知，金属导线的电阻为：Ｒ=A Ｌ/ρ (2 - 1)式中：ρ为导线材料电阻率；Ｌ为导线长度；A 为导线截面积。
当金属导线因受力变形引起电阻相对变化，对式(2-1)两边取对数再微分得：ＡＡＬＬＲＲd d d d −+=ρρ(2 - 2)式中：ρρd ≈ ⎟⎠⎞⎜⎝⎛+=ＬL ＡＡＣＶＶＣd d d ； ε=ＬＬd ；⎟⎠⎞⎜⎝⎛−==ＬＬＤＤＡＡd 2d 2d μＣ为与材料种类和加工方法相关的常数；Ｖ为体积；ε为应变；Ｄ为导线直径；μ为导线材料泊松比。
电阻应变计(应变片)原理
图 2-1 电阻应变计的结构
图 2-2 敏感栅的尺寸
敏感栅是电阻应变计的核心组成部分，它的特性对于电阻应变计的性能有决定性的影 响。为了改善电阻应变计的性能，人们探索了多种材料的应变－电阻特性，从而发展了敏感 栅材料，包括金属、半导体和金属氧化物等。目前常用的金属敏感栅材料主要有铜镍合金、 镍铬合金、镍钼合金、铁基合金、铂基合金、钯基合金等。以金属材料为敏感栅的电阻应变 计的灵敏系数大都在 2.0 ～4.0 间。硅、锗等半导体材料由于具有压阻效应，所有也被人们 用作敏感栅的材料，以半导体材料为敏感栅的电阻应变计的灵敏系数大都在 150 左右，远高 于以金属材料为敏感栅的电阻应变计。
保证相同，使应变计性能分散，故在常温应变测量中正逐步被其它片种代替。
8
图 2-3 丝绕式应变计
图 2-4 短接式应变计
2. 短接式应变计 短接式应变计也有纸基和胶基等种类。短接式应变计由于在横向用粗铜导线短接，因而 横向效应系数很小 (<0.1％)，这是短接式应变计的最大优点。另外，在制造过程中敏感栅的 形状较易保证，故测量精度高。但由于它的焊点多，焊点处截面变化剧烈，因而这种应变计 疲劳寿命短。 2.3.2 金属箔式应变计 箔式应变计的敏感栅是用厚度为 0.002～0.005 毫米的铜镍合金或镍铬合金的金属箔，采 用刻图、制版、光刻及腐蚀等工艺过程而制成（见图 2-5）。基底是在箔的另一面涂上树脂 胶，经过加温聚合而成，基底的厚度一般为 0.03～0.05mm。 与丝绕式应变计相比，箔式应变计的优点是： 1. 敏感栅很薄，且箔材与粘合层的接触面积要比丝材的大，因而粘贴牢固，有利于变
形传递，因而它所感受的应变状态与试件表面的应变状态更为接近，测量精度高； 2. 敏感栅薄而宽，在相同的横截面积条件下，箔栅的表面积比丝栅的要大，散热性好，
电阻应变测量原理及方法
电阻应变测量原理及方法一、引言二、原理电阻应变测量的基本原理是通过电阻的电阻值随应变变化的特性来测量物体的应变。
当物体受到应变作用时，其几何尺寸发生变化，从而导致电阻值发生变化。
电阻应变测量利用电阻的电阻-温度特性来实现对应变的测量。
具体原理如下：1.电阻温度特性电阻的电阻值与温度呈线性关系，即随温度的升高，电阻值增大；随温度的降低，电阻值减小。
这是因为当温度升高时，导体的电阻率会随之增加，从而导致电阻值的增加。
2.应变-温度关系物体的应变与其温度变化是呈线性关系的，即随应变的增大，温度也相应增大，反之亦然。
这是因为物体在受到应变作用后，其内部会产生应变能，从而导致温度的升高。
基于以上两个关系，可以得出如下结论：当物体受到应变作用时，其温度变化会引起电阻值的变化。
通过测量电阻值的变化，可以估算物体受到的应变。
三、方法1.谐振法谐振法是一种常用的电阻应变测量方法，它基于电阻的电阻值与温度的线性关系。
具体步骤如下：（1）将测量物体固定在一个适当的位置上，使其受到应变作用。
（2）在物体上安装一个电阻应变片，电阻应变片的电阻值随着物体受到应变作用发生变化。
（3）将电阻应变片连接到一个恒频振荡器上，使其获得一个特定频率的激励信号。
（4）通过调节激励信号的频率，使得振荡器与电阻应变片共振。
（5）测量电阻应变片上的共振频率，并根据电阻的温度特性，计算出物体受到的应变。
2.电桥法电桥法是另一种常用的电阻应变测量方法，它基于电阻应变片的电阻值与温度的线性关系。
具体步骤如下：（1）将测量物体固定在一个适当的位置上，使其受到应变作用。
（2）在物体上安装一个电阻应变片，电阻应变片的电阻值随着物体受到应变作用发生变化。
（3）将电阻应变片与一个标准电阻相连接，组成一个电桥电路。
（4）通过调节电桥电路中的电阻，使电桥达到平衡状态。
（5）测量电桥电路中电阻值的变化，并根据电阻的温度特性，计算出物体受到的应变。
3.数字化方法随着科技的进步，电阻应变测量逐渐向数字化和自动化方向发展。
电阻应变片工作原理
电阻应变片工作原理
电阻应变片是一种利用电阻值随应变变化的原理来测量和检测物体变形的传感器。
它通常由金属箔片、电阻条或导电线组成。
当外力作用于电阻应变片时，物体会发生形变，从而导致电阻应变片的形状、尺寸等发生改变。
这种形变导致了电阻应变片的电阻值发生变化，电阻值与应变成正比。
也就是说，应变增加会导致电阻增加，而应变减小时，电阻则会减小。
电阻应变片通常与电桥电路结合使用，以测量电阻变化产生的电压。
电桥电路通常是由一组电阻和一个电源组成的平衡电桥，通过调整电阻的大小来使电桥达到平衡状态。
当外力作用于电阻应变片时，电桥的平衡状态会被打破，产生一个电压信号，该信号与应变成正比。
通过测量电桥不平衡时的电压变化，就可以得到电阻应变片所受的应变大小。
通过测量电阻应变片的应变，可以获得物体的形变和位移信息。
电阻应变片在工程、力学等领域中广泛应用，用于实时监测和测量材料和结构的变形情况，帮助提高安全性和性能。
电阻应变测量原理
电阻应变测量原理
电阻应变测量原理是通过利用电阻在载荷作用下产生的变化来测量物体的应变。
其原理基于电阻材料在受到应力引起形变后，电阻值会发生相应的变化。
具体而言，电阻应变测量原理可以分为配电式和全桥式测量两种。
配电式电阻应变测量原理基于电阻应变材料的电阻值与其长度成正比的关系。
当应变材料受到外力作用而产生应变时，其长度会发生变化。
由于电阻材料的电阻与其长度成正比，因此材料的电阻值也会发生改变。
通过测量电阻的变化，就可以推断出物体所受到的应变。
全桥式电阻应变测量原理则是通过构建一个电桥电路来测量电阻的变化。
这类电桥电路通常由四个电阻构成，其中一个电阻是电阻应变材料。
当应变材料受到外力作用产生应变时，其电阻值发生变化，破坏了电桥平衡条件。
通过调节其他电阻的阻值，使得电桥重新平衡，通过测量调节电阻的变化，就能得到物体所受到的应变。
总的来说，电阻应变测量原理是利用电阻材料在受到应力引起形变后，其电阻值会发生变化的特性来测量物体的应变。
无论是配电式还是全桥式，都是基于电阻的变化来推断出物体所受到的应变。
电阻应变式传感器的工作原理
电阻应变式传感器的工作原理
电阻应变式传感器是一种常见的力学测量装置，它利用材料在受力作用下发生微小变形的原理来测量物体受力情况。
该传感器由一个电阻应变片组成，应变片是一个具有变形敏感性的金属片。
当受到外力作用时，应变片会发生微小的形变。
这个微小的形变会引起应变片上的电阻值发生变化。
通常, 应变片上会有一个电桥电路，它是由四个电阻组成的。
其中两个电阻位于直流电源的两个支路上，这两个电阻的电阻值是恒定的。
另外两个电阻位于应变片的两个支路上，这两个电阻的电阻值会受到应变片形变的影响而发生变化。
当物体受力作用时，应变片会发生微小的形变，其中一个电阻值会增大，另一个电阻值会减小。
这样，电桥电路中就会产生一个输出电压信号。
通过测量输出电压信号的变化，就可以确定物体受力情况的大小。
电阻应变式传感器的工作原理基于材料应变与电阻值之间的关系。
不同材料的应变-电阻特性曲线不尽相同，因此在设计传感器时需要选择合适的材料。
此外，传感器的灵敏度和稳定性也是需要考虑的因素。
电阻应变计(应变片)原理
几何尺寸发生变化所引起的。在常温下，许多金属材料在一定的应变范围内，电阻丝的相对
电阻变化与丝的轴向长度的相对变化成正比。即：
dR R
=
Ksε
（2-5）
其中：
Ks
=
1 ε
dρ ρ
+
(1 +
2μ )
（2-6）
5
式中，Ks为单根金属丝的灵敏系数。表示金属丝的电阻变化率与它的轴向应变成线性关 系。根据这一规律，采用能够较好地在变形过程中产生电阻变化的材料，制造将应变信号转 换为电信号的电阻应变计。
铜线，再将铜导线相间地切割开来而成（见图 2-4）。
1. 丝绕式应变计
丝绕式应变计的疲劳寿命和应变极限较高，可作为动态测试用传感器的应变转换元件。
丝绕式应变计多用纸基底和纸盖层，其造价低，容易安装。但由于这种应变计敏感栅的横向
部分是圆弧形，其横向效应较大，测量精度较差，而且其端部圆弧部分制造困难，形状不易
引线应具有低和稳定的电阻率以及小的电阻温度系数。常温应变计的引线材料多用紫 铜，为了便于焊接，可在紫铜引线的表面镀锡。中温应变计、高温应变计的引线可以在紫铜 引线的表面镀银、镀镍、镀不锈钢，或者采用银、镍铬（或改良型）、镍、铁铬铝、铂或铂 钨等。高疲劳寿命的应变计可采用铍青铜作引线。
四、盖层 电阻应变计的盖层是用来保护敏感栅使其避免受到机械损伤或防止高温下氧化。常用的 是以制作基底的胶膜或浸含有机胶液（例如环氧树脂、酚醛树脂等）的玻璃纤维布作为盖层， 也可以在敏感栅上涂敷制片时所用粘结剂作为保护层。盖层的材料包括纸、胶膜及玻璃纤维 布等。
0.32 0.68电阻温来自系 数(10-6/ºC)+20
300
110~130
第3-1章 电阻应变片(电阻应变测量技术)
L=150mm,室温、单向受力状态， 应变片丝栅方向与最大主应变方 向一致，采用砝码在梁一端施加
梁高 h=5mm
作 用 力 P=0.1KN ， 测 得 挠 度 为
P
1.5mm，实测量得电阻由120Ω
变为120.12Ω，求得应变片的实 梁长
际灵敏度K。
L=150mm
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§3-1 电阻应变片
4 应变片的参数和工作特性
（7）应变极限：应变片最大应变测量值。
一般规定：应变片显示的值与机械应变的相对误差达到 规定标准（一般10%）时的机械应变即为应变极限。此时， 认为应变片失去了工作能力。
（8）绝缘电阻：敏感栅及引线与被测试件之间的
电阻值。
应变片粘结层固化程度和是否受潮的标志。一般 >2M 欧，高精度测试>50M欧。
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§3-1 电阻应变片
5 应变片的选用与应变片粘结工艺
(2)应变片粘结工艺：
1 应变片检查:外观检查、电阻值检查 2 表面处理:刮刀除锈、砂布打磨、脱脂棉擦洗、吹风 机烘干 3 贴片与固化:画线、涂胶、用玻璃纸压、调整、补胶 4 粘贴质量检查:外观检查、电阻值检查、绝缘电阻检 查、连接电阻应变仪检查 5 连接导线:导线固定、导线焊接 6 防潮处理:凡士林、石蜡等
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§3-1 电阻应变片
3 分类
（3）应变花: 在一个基底上有几个按一定角度排列的
敏感栅的应变片。
测量主应力方向未知条件下平面应力状态。 自补偿应变片：用于高低温和温差大的条件
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§3-1 电阻应变片
4 应变片的参数和工作特性
应变测量的基本原理是
应变测量的基本原理是
应变测量的基本原理是通过测量物体在受力作用下的形变来确定应变的大小。
具体原理如下：
1. 应变传感器：使用应变导线或应变计作为传感器，将其固定在物体表面或内部。
当物体受到力的作用时，物体会发生形变，导致应变传感器发生应变。
2. 应变测量方法：通过连接应变传感器和测量设备，如电桥或应变仪等，来测量应变传感器上的电阻、电压或电流的变化。
这些变化与物体受到的力的大小成正比。
3. 工作原理：应变测量设备根据应变传感器上的信号变化来计算物体受到的应变。
应变传感器的电阻、电压或电流的变化被转换为与受力物体的应变直接相关的物理量。
4. 数据处理：测量设备将测得的应变数据转化为应变应力，然后通过计算或转换，得到实际受力物体的应变量。
这些数据可以通过图表、曲线或数字表示，以便更好地理解物体受力的情况。
总结起来，应变测量的基本原理是根据应变传感器上的信号变化来测量物体受到的应变，通过连接测量设备和数据处理来确定应变的大小。
第四章 电阻应变测量技术
图1 条状半导体应变片
图2 体型半导体应变片
图3 薄膜型和扩散型半导体应变片
半导体应变片优点 （1）灵敏系数大，比一般应变片大几十倍，能 处理微小信号，可以省掉放大器，使应变测量 系统简化； （2）横向效应几乎为零； （3）机械滞后和体积小； （4）频率响应高，频带宽。 缺点 电阻值和灵敏系数热稳定性差。
（5）
定时，它只是 µ 的函数。
k 0 为金属材料对应变的敏感系数，当材料确
式（5）说明，电阻的变化与应变是成正比的。
二、电阻应变片的构造 电阻应变片由敏感栅、引线、基底、盖层、粘结剂组 成。其构造如图所示：
敏感栅：用合金丝或合金箔制成的栅。 作用：将ε ⇒ ∆R R 栅长L：指两端圆弧内侧或两端横栅内侧之间的 距离，一般为0.2~100mm。 栅宽B：敏感栅外侧之间的距离。 应变片轴线：敏感栅纵栅的中心线。
第四章 电阻应变测量技术
4.1 概述 4.2 电阻应变片 4.3 应变测量电路 4.4 应变应力测量 4.5 应变仪
4.1 概述
1、电阻应变测量的基本原理 用电阻应变片作为传感元件，将应变片粘贴或安 置在构件表面，随着构件的变形，应变片敏感栅 也相应变形，将被测对象表面指定点的应变转换 成电阻变化。电阻应变仪将电阻变化转换成电压 （或电流）信号，经放大器放大后由指示仪表显 示或记录仪记录，也可以输出到计算机进行数据 处理，并显示或打印出来。
60 Ω 、 Ω 、 120 200 Ω 、 350 Ω 、 1000 Ω 等系列，最常用的是 R = 120Ω
出厂时，厂家给出每包应变片电阻的平均值，单 个阻值与平均阻值的最大偏差。
（二）灵敏系数（K） 在单向应力作用下，应变片的电阻相对变化∆R R 与试件表面沿应变片轴线方向的应变 ε 之比值， 称为应变片的灵敏系数，即：
应变测量方法
产生残余变形所致。
消除：在正式测试前，反复加—卸载n次。
（七）应变极限（ lim）
在恒定温度下，对安装有应变片旳试件逐渐加载，直至 应变片旳指示应变与试件旳机械应变旳相对误差到达 10%。 此时，机械应变即作为该应变片旳应变极限。
一般情况下，lim 800
（八）绝缘电阻（
R
）
m
应变片旳绝缘电阻时指应变片旳引线与被测试件之间
第二章 电阻应变测量及措施
▪§ 2.1 概述 ▪§ 2.2 电阻应变计 ▪§ 2.3 应变片测量电路 ▪§ 2.4 直流式电阻应变仪 ▪§ 2.5 应变片在构件上旳布置和组桥 ▪§ 2.6 静态应变测量
§ 2.1 概述
电阻应变测量技术是用电阻应变片测量构件旳表 面应变，再根据应力—应变关系拟定构件表面应 力状态旳一种试验应力分析措施。
一、直流电桥
（一）电桥旳输出电压
设电桥中四个桥臂电阻为R1、R 2、R3、R（4 其中
任一种电阻能够是应变片）。
AC两端为输入—接直流电源，用UAC表达
从ABC半个桥看，流经 R1旳电流
I1
U AC R1 R2
R1 两端压降：
UAB I1R1 R 3 两端压降：
R1 R1 R2
U AC
U AD
（五）稳定性
它是反应应变片长久静态工作能力旳主要性能，常用 电阻漂移值和蠕变大小来表达。
（1）应变片旳电阻值漂移 指在工作温度恒定，安装在未受外力作用旳构件上， 其应变片电阻值随时间旳变化。
产生漂移原因：因为敏感栅、基底、粘结剂等材料 在应变片旳制造或安装过程中，内部形成旳应力缓 慢释放所致。 （2）应变片旳蠕变 指在工作温度恒定，安装在承受外力，但变形恒定旳 构件上旳应变片电阻值随时间旳变化。 产生原因：粘结剂与基底在传递应变时出现滑动所致。
电阻应变式压力传感器的原理
电阻应变式压力传感器的原理
电阻应变式压力传感器是一种常见的压力测量装置，其工作原理基于电阻在受力作用下发生应变的特性。
该传感器通常由一个金属薄膜或金属箔片制成，被粘贴或固定在一个特殊的基座上。
金属薄膜上通常有细微的导电电阻线路，这些线路被连接到外部电路上。
当传感器受到压力时，薄膜或箔片发生弯曲或拉伸，导致电阻线路的长度、宽度或电阻值发生变化。
通过测量电阻值的变化，可以间接确定压力的大小。
传感器外部的电路会通过电流的流过测量电阻并采集电阻值，根据电阻值的变化可以计算出压力的数值。
为了提高传感器的灵敏度和精度，常常采用电桥的结构来测量电阻值。
电桥由四个电阻元件组成，其中一个是传感器本身，其余三个用作参考电阻。
传感器和参考电阻之间形成一个电路，应变导致电桥平衡被破坏，使电桥的电压输出不为零。
通过测量电桥的电压输出，可以将其转化为压力值。
电阻应变式压力传感器的工作原理基于电阻值的变化，因此其测量的精度和灵敏度受到传感器材料、结构和外界环境等因素的影响。
为了保证测量的准确性，需要对传感器进行校准，并选择合适的传感器类型和参数。
电阻应变片的实验报告
电阻应变片的实验报告电阻应变片的实验报告引言电阻应变片是一种常见的传感器，用于测量物体的应变或变形。
本实验旨在探究电阻应变片的原理和特性，并通过实验验证其性能。
一、电阻应变片的原理电阻应变片是一种由导电材料制成的薄片，其电阻随着应变而发生变化。
这种应变可以是由物体的拉伸、压缩或弯曲引起的。
当物体受到外力作用时，电阻应变片会发生微小的形变，进而改变其电阻值。
这种电阻值的变化可以通过电路连接进行测量。
二、实验装置与步骤实验装置包括电阻应变片、电桥、电源和数字万用表。
首先，将电阻应变片固定在被测物体上。
接下来，将电桥连接到电源和电阻应变片上，并调整电桥的平衡，使其输出为零。
最后，通过数字万用表测量电桥输出的电压，即可得到电阻应变片的电阻变化值。
三、实验结果与分析在实验中，我们对不同物体施加不同的力，测量了电阻应变片的电阻变化。
结果显示，当物体受到拉伸力时，电阻应变片的电阻值增加；当物体受到压缩力时，电阻值减小。
这与电阻应变片的工作原理相符。
此外，我们还发现电阻应变片的灵敏度与其材料的特性有关。
不同材料的电阻应变片在相同应变下的电阻变化程度不同。
因此，在实际应用中，我们需要根据具体需求选择合适的电阻应变片材料。
四、应用领域与前景电阻应变片在工程领域有广泛的应用。
它们可以用于测量结构物的应变，如桥梁、建筑物等，以及机械零件的变形。
通过监测应变，我们可以及时发现结构物的变形情况，从而提前采取措施进行修复或加固，保障结构的安全性。
此外，电阻应变片还可以用于制造压力传感器和称重传感器。
通过测量电阻应变片的电阻变化，我们可以准确地获取被测物体的压力或重量信息。
这在工业生产中具有重要意义，可以实现对生产过程的精确控制。
未来，随着科技的不断进步，电阻应变片的应用领域将进一步扩展。
例如，在医学领域，电阻应变片可以用于监测人体的生理参数，如心率、呼吸等，为医生提供更准确的诊断和治疗依据。
结论通过本次实验，我们深入了解了电阻应变片的原理和特性，并通过实验验证了其性能。
电阻应变原理
电阻应变原理
电阻应变原理是指当物体受到外力作用时，其内部产生的电阻值会发生变化。
这种变化是由于物体的几何形状或材料特性发生了变化，从而导致电阻值的变化。
根据欧姆定律，电阻值的变化会引起电流和电压的变化，进而可以通过电流和电压的变化来测量物体所受外力的大小。
在应变测量中，常用的电阻应变计被广泛应用。
电阻应变计是一种传感器，通过其内部的金属导线或应变电极来测量物体的应变情况。
当物体受到外力作用，导致形变时，电阻应变计内部的导线或应变电极也会发生形变，从而导致电阻值的变化。
利用检测电阻值的变化，我们可以计算出物体所受外力的大小。
电阻应变原理的应用非常广泛。
在工程领域中，电阻应变原理可以用于构建传感器，用于测量机械结构的变形或变形应力。
通过对电阻应变计进行合理布置，我们可以监测桥梁、建筑物等结构的应变情况，从而判断它们是否存在变形或破坏的风险。
此外，电阻应变原理还可以应用于汽车工业、航空航天领域，用于测量机械零部件的应变情况，确保其工作正常。
总之，电阻应变原理利用电阻值的变化来测量物体所受外力的大小。
通过将电阻应变计与所要测量的物体相连接，我们可以实时监测物体的应变情况，从而判断其结构的安全性和稳定性。
这一原理在工程和科学研究中具有重要的意义和应用价值。
电阻应变的测量原理
电阻应变的测量原理电阻应变测量原理是利用电阻在外力作用下产生的应变现象进行测量的一种方法。
当外力作用于有弹性的物体时，物体会产生形变，导致其内部分子结构重新排列，从而改变了物体的电阻值。
利用这种原理，可以实现对物体受力情况的实时监测和测量。
电阻应变测量的原理基于应变-电阻效应。
当外力作用于导电物体时，会导致物体产生应变，从而改变了物体的电阻值。
这种现象被称为应变-电阻效应，是许多传感器和测量仪器中常用的原理之一。
根据胡克定律，物体受力产生的应变与物体的形变成正比，因此可以通过电阻值的变化来间接测量物体受到的外力大小。
电阻应变测量一般采用应变片作为传感器，应变片是一种特殊形状的电阻片，其材料通常为马氏体合金或铂-铑合金，具有较高的灵敏度和稳定性。
当外力作用于应变片时，会引起其产生形变，从而改变了其电阻值。
利用导电原理，可以通过测量电阻值的变化来计算应变片受到的外力大小。
在电阻应变测量中，通常会采用电桥电路来实现对电阻值的测量。
电桥电路是一种能够非常精确地测量电阻值变化的电路，其基本原理是通过调节电桥电路中的电阻比例来使得电桥两端电压为零，从而实现对电阻值的间接测量。
在电阻应变测量中，将应变片作为电桥的一个电阻，使其受到的外力产生电阻值的变化，然后通过调节电桥电路中其他电阻的值，使电桥两端电压为零，从而可以计算出应变片受到的外力大小。
除了电桥电路外，还可以采用其他测量方法来实现电阻应变的测量。
例如，可以利用微型应变计或应变仪来测量应变片的形变并转换为电信号，然后通过放大器和数据采集设备来实现对电阻值的测量。
无论采用何种方法，电阻应变的测量原理都是基于应变-电阻效应，通过测量物体受到外力的形变，间接计算出物体受力大小。
总的来说，电阻应变测量原理是基于应变-电阻效应的物理原理，利用物体受到外力时产生的形变，从而改变了其电阻值的特性进行测量。
通过采用电桥电路或其他测量方法，可以实现对电阻应变的准确测量，为物体受力情况的监测和测量提供了一种有效的方案。
电阻应变式压力传感器工作原理
电阻应变式压力传感器工作原理
电阻应变式压力传感器是一种常用的压力测量装置，它基于电阻应变效应来测量被测介质的压力。
该传感器的工作原理如下：在传感器的感应元件上贴有一层薄膜，该膜片具有电阻应变特性。
当被测介质的压力作用于膜片上时，膜片会产生变形，从而引起感应元件上电阻的改变。
这是因为在应变作用下，导电材料的电阻会发生变化。
一般情况下，电阻应变式压力传感器采用电桥的形式进行测量。
电桥的四个臂分别是两个电阻应变元件和两个固定电阻。
其中，两个电阻应变元件分别用作测量臂和补偿臂。
当无压力作用时，电桥处于平衡状态，此时输出电压为零。
而当被测介质的压力作用在感应元件上时，电桥会失去平衡，产生微小的电阻差，从而造成电桥的输出电压发生变化，该变化与被测介质的压力成正比。
为了提高传感器的灵敏度和测量精度，一般会采取一些措施，如增大感应元件的应变量、采用负载电阻匹配等。
总的来说，电阻应变式压力传感器利用电阻应变特性将被测介质的压力转化为电阻的改变，通过测量电桥的输出电压来间接获得压力值。
这种传感器具有体积小、响应速度快、测量范围广等优点，因此在工业控制、仪器仪表等领域得到广泛应用。
电阻应变计测量原理实验报告
电阻应变计测量原理实验报告摘要：本实验通过电阻应变计测量原理，对材料在受力作用下的应变、应力进行了实验探究。
结果表明：通过电阻应变计所得到的数据准确可靠，可反映出材料在不同受力条件下的性能。
实验原理：电阻应变计是一种用于检测应变的传感器，其原理是基于应变导致电阻值的变化。
当电阻应变计被放置在受力的材料表面，它会随着表面的应变而产生电阻值的变化。
通过测量电阻值的变化，我们可以确定应变的大小。
在实验中，我们使用了四片电阻应变计，将其粘贴在被测材料表面，分别测量不同方向上的应变值。
实验步骤：1.制备被测材料；2.将四片电阻应变计分别粘贴在被测材料的不同方向上；3.搭建实验电路，设置电桥电路；4.对被测材料施加相应的载荷，并测量对应的电阻值；5.记录所得到的数据，进行处理和分析。
实验结果：通过实验可得到被测材料在不同受力条件下的应变值和应力值，如下表所示：载荷大小 q1应变 q2应变q3应变q4应变1N 8.22με7.90με8.12με8.10με2N 16.42με15.81με16.21με16.18με3N 24.83με23.89με24.48με24.45με4N 33.05με31.85με32.69με32.63με5N 41.29με39.60με40.76με40.67με根据实验数据，我们可以绘制应变与载荷大小的散点图，如下图所示：通过对图像的分析，我们可以得到被测材料的杨氏模量，并进行进一步的分析和应用。
结论：通过实验，我们成功应用了电阻应变计测量原理，获得了被测材料受力下的应变和应力值。
实验结果表明，通过电阻应变计所得到的数据准确可靠，可反映出材料在不同受力条件下的性能。
本实验对于深入理解材料弹性性能有很好的帮助，并可在工程实际应用中得到广泛的应用。
应变仪原理
应变电测简述应变电测基本原理用电阻应变片测量应变的大致过程如下：将作为检测元件的电阻应变片粘贴或安装在被测试的构件表面上，然后接入测量线路(电桥)，随着构件受力变形，应变片的敏感栅也获得相应的变形，从而使其电阻发生变化.此电阻变化与构件表面的应变成比例，测量线路产生的输出信号经放大线路放大后,由指示仪表或记录仪器指示或记录。
这样把力学参数如压力、载荷、位移、应力等转换成与之成比例的电学参数。
用灵敏的惠斯顿电桥测出电阻值的变化△R/R,就可换算出相应的应变量,若用被测物理量来刻度，就可直读出非电量,完成了非电量电测.应变片主要工作特性应变片电阻（R)：应变片在未经安装也不受外力的情况下，室温所测定的电阻值。
应变片电阻值的选定主要根据测量对象和测量仪器的要求，在允许通过同样工作电流的情况下，选用较大的应变片电阻就可以提高应变片的工作电压，以达到较高的测量灵敏度。
推荐的应变片电阻系列为60、120、200、350、500、1000欧，由于电阻应变仪和其他常用应变测量仪器测量电桥的桥电阻习惯上按120欧设计，故120欧的应变片为最常用。
灵敏系数（K ）：在应变片轴线方向的单向应力作用下，应变片电阻的相对变化与安装应变片的试件表面上轴向应变的比值，即R R L k R R Lε∆∆∆== 式中，L L ε=∆ 为试件表面上应变片安装区的轴向应变，是很微小的值，一般用με或m m μ(长度相对变化10-6）表示；R R ∆为由ε所引起的应变片电阻的相对变化。
机械滞后(j Z )：应变片安装在被测构件上之后，在温度恒定时，应变片的指示应变与构件表面的机械应变之间为一确定关系，不论加载或卸载过程都应当如此.然而试验表明，对于同一机械应变量,应变片的指示应变有一个差值j ε∆，此差值即为机械滞后。
机械滞后的产生，主要是敏感栅、基底和粘接剂在承受机械应变之后留下的残余应变所致。
制造或安装应变片时，如果敏感栅受到不适当的变形,或粘接剂固化不充分，都会使机械滞后增加。
电阻应变测量原理及方法
目录电阻应变测量原理及方法 (2)1. 概述 (2)2. 电阻应变片的工作原理、构造和分类 (2)2.1 电阻应变片的工作原理 (2)2.2 电阻应变片的构造 (4)2.3 电阻应变片的分类 (4)3. 电阻应变片的工作特性及标定 (6)3.1 电阻应变片的工作特性 (6)3.2 电阻应变片工作特性的标定 (10)4. 电阻应变片的选择、安装和防护 (12)4.1 电阻应变片的选择 (12)4.2 电阻应变片的安装 (13)4.3 电阻应变片的防护 (14)5. 电阻应变片的测量电路 (14)5.1 直流电桥 (15)5.2 电桥的平衡 (17)5.3 测量电桥的基本特性 (18)5.4 测量电桥的连接与测量灵敏度 (19)6. 电阻应变仪 (24)6.1 静态电阻应变仪 (24)6.2 测量通道的切换 (26)6.3 公共补偿接线方法 (27)7. 应变-应力换算关系 (28)7.1 单向应力状态 (28)7.2 已知主应力方向的二向应力状态 (29)7.3 未知主应力方向的二向应力状态 (29)8. 测量电桥的应用 (31)8.1 拉压应变的测定 (31)8.2 弯曲应变的测定 (34)8.3 弯曲切应力的测定 (35)8.4 扭转切应力的测定 (36)8.5 内力分量的测定 (36)电阻应变测量原理及方法1. 概述电阻应变测量方法是实验应力分析方法中应用最为广泛的一种方法。
该方法是用应变敏感元件——电阻应变片测量构件的表面应变，再根据应变—应力关系得到构件表面的应力状态，从而对构件进行应力分析。
电阻应变片（简称应变片）测量应变的大致过程如下：将应变片粘贴或安装在被测构件表面，然后接入测量电路（电桥或电位计式线路），随着构件受力变形，应变片的敏感栅也随之变形，致使其电阻值发生变化，此电阻值的变化与构件表面应变成比例，测量电路输出应变片电阻变化产生的信号，经放大电路放大后，由指示仪表或记录仪器指示或记录。
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目录电阻应变测量原理及方法 (3)1. 概述 (3)2. 电阻应变片的工作原理、构造和分类 (3)2.1 电阻应变片的工作原理 (3)2.2 电阻应变片的构造 (5)2.3 电阻应变片的分类 (5)3. 电阻应变片的工作特性及标定 (7)3.1 电阻应变片的工作特性 (7)3.2 电阻应变片工作特性的标定 (11)4. 电阻应变片的选择、安装和防护 (13)4.1 电阻应变片的选择 (13)4.2 电阻应变片的安装 (14)4.3 电阻应变片的防护 (15)5. 电阻应变片的测量电路 (15)5.1 直流电桥 (16)5.2 电桥的平衡 (18)5.3 测量电桥的基本特性 (19)5.4 测量电桥的连接与测量灵敏度 (20)6. 电阻应变仪 (25)6.1 静态电阻应变仪 (25)6.2 测量通道的切换 (27)6.3 公共补偿接线方法 (28)7. 应变-应力换算关系 (29)7.1 单向应力状态 (29)7.2 已知主应力方向的二向应力状态 (30)7.3 未知主应力方向的二向应力状态 (30)8. 测量电桥的应用 (32)8.1 拉压应变的测定 (32)8.2 弯曲应变的测定 (34)8.3 弯曲切应力的测定 (36)8.4 扭转切应力的测定 (37)8.5 内力分量的测定 (37)电阻应变测量原理及方法1. 概述电阻应变测量方法是实验应力分析方法中应用最为广泛的一种方法。
该方法是用应变敏感元件——电阻应变片测量构件的表面应变，再根据应变—应力关系得到构件表面的应力状态，从而对构件进行应力分析。
电阻应变片（简称应变片）测量应变的大致过程如下：将应变片粘贴或安装在被测构件表面，然后接入测量电路（电桥或电位计式线路），随着构件受力变形，应变片的敏感栅也随之变形，致使其电阻值发生变化，此电阻值的变化与构件表面应变成比例，测量电路输出应变片电阻变化产生的信号，经放大电路放大后，由指示仪表或记录仪器指示或记录。
这是一种将机械应变量转换成电量的方法，其转换过程如图1所示。
测量电路的输出信号经放大、模数转换后可直接传输给计算机进行数据处理。
图1 用电阻应变片测量应变的过程电阻应变测量方法又称应变电测法，之所以得到广泛应用，是因为它具有下列优点1．测量灵敏度和精度高。
其分辨率达1微应变（με），1微应变=10-6应变（ε）。
2．测量范围广。
可从1微应变测量到2万微应变。
3．电阻应变片尺寸小，最小的应变片栅长为0.2毫米；重量轻、安装方便，对构件无附加力，不会影响构件的应力状态，并可用于应力梯度变化较大的应变的测量。
4．频率响应好。
可从静态应变测量到数十万赫的动态应变。
5．由于在测量过程中输出的是电信号，易于实现数字化、自动化及无线电遥测。
6．可在高温、低温、高速旋转及强磁场等环境下进行测量。
7．可制成各种高精度传感器，测量力、位移、加速度等物理量。
该方法的缺点是：1．只能测量构件表面的应变，而不能测构件内部的应变。
2．一个应变片只能测定构件表面一个点沿某一个方向的应变，不能进行全域性的测量。
3．只能测得电阻应变片栅长范围内的平均应变值，因此对应变梯度大的应力场无法进行测量。
2. 电阻应变片的工作原理、构造和分类2.1 电阻应变片的工作原理由物理学可知，金属导线的电阻值R与其长度L成正比，与其截面积A成反比，若金属导线的电阻率为ρ，则用公式表示为AL R ρ= （1） 当金属导线沿其轴线方向受力而产生变形时，其电阻值也随之发生变化，这一现象称为应变-电阻效应。
为了说明产生这一效应的原因，可将式(1)取对数并微分，得d d d d R L A R L Aρρ=+- （1a ） 式中LdL 为金属导线长度的相对变化，可用应变表示，即 ε=LdL （1b ） AdA 为导线截面积的相对变化，若导线直径为D ，则 μεμ222-=⎪⎭⎫ ⎝⎛-==L dL D dD A dA （1c ） 式中μ为导线材料的泊松比。
将式(1b)和(c)代入式(1a)即可得εμρρ)21(++=d R dR （2） 式（2）表明，金属导线受力变形后，由于其几何尺寸和电阻率发生变化，从而使其电阻发生变化。
可以设想，若将一根金属丝粘贴在构件表面上，当构件产生变形时，金属丝也将随之变形，利用金属丝的应变-电阻效应就可将构件表面的应变量直接转换为电阻的相对变化量。
电阻应变片就是利用这一原理制成的应变敏感元件。
若令 (12)S d dRR K ρρμεε==++ （3）则式（2）写成 εS K RdR = （4）K S为金属导线（或称金属丝）的灵敏系数，它表示金属导线对所承受的应变量的灵敏程度。
由式（3）看出，这一系数不仅与导线材料的泊松比有关，且与导线变形后电阻率的相对变化有关。
我们希望金属导线电阻的相对变化与应变量之间呈线性关系，即希望KS为常数。
实验表明，大多数金属导线在弹性范围内电阻的相对变化与应变量之间是呈线性关系的，在金属导线的弹性范围内（1+2 ）值一般在1.4~1.8之间。
2.2 电阻应变片的构造不同用途的电阻应变片，其构造不完全相同，但一般都由敏感栅、引线、基底、盖层和粘结组剂成，其构造简图如图2所示。
敏感栅 是应变片中将应变量转换成电量的敏感部分，是用金属或半导体材料制成的单丝或栅状体。
敏感栅的形状与尺寸直接影响应变片的性能。
敏感栅如图3所示，其纵向中心线称为纵向轴线，也是应变片的轴线。
敏感栅的尺寸用栅长L和栅宽B 来表示。
栅长指敏感栅在其纵轴方向的长度，对于带有圆弧端的敏感栅，该长度为两端圆弧内侧之间的距离，对于两端直线的敏感栅，则为两直线内侧的距离；在与轴线垂直的方向上敏感栅外侧之间的距离为栅宽。
栅长与栅宽代表应变片的标称尺寸。
一般应变片栅长在0.2毫米至100毫米之间。
引线 用以从敏感栅引出电信号的镀银线状或镀银带状导线，一般直径在0.15～0.3毫米之间。
基底 用以保持敏感栅、引线的几何形状和相对位置的部分，基底尺寸通常代表应变片的外形尺寸。
粘结剂 用以将敏感栅固定在基底上，或者将应变片粘结在被测构件上，具有一定的电绝缘性能。
盖层 用来保护敏感栅而覆盖在敏感栅上的绝缘层。
2.3 电阻应变片的分类1．按应变片敏感栅材料分类根据应变片敏感栅所用的材料不同可分为金属电阻应变片和半导体应变片。
半导体应变片的敏感栅是由锗或硅等半导体材料制成的；金属电阻应变片则又分为金属丝式应变片、金属箔式应变片和金属薄膜应变片。
a ．金属丝式应变片图3 应变片敏感栅尺寸 图2 电阻应变片的构造 基底 敏感栅 盖层 粘结剂 引线金属丝式应变片的敏感栅是用直径为0.01～0.05毫米的镍合金或镍铬合金的金属丝制成的，它有丝绕式和短接式两种，见图4。
前者是用一根金属丝绕制而成，敏感栅的端部呈圆弧形；后者则是用数根会属丝排列成纵栅，再用较粗的金属丝与纵栅两端交错焊接而成，敏感栅端部是平直的。
丝绕式应变片敏感栅的端部呈圆弧形，当被测构件表面存在两个方向应变时（即平面应变状态）敏感栅不但感受轴线方向的应变，同时还能感受到与轴线方向垂直的应变，这就是电阻应变片的横向效应。
丝绕式应变片的横向效应较大，测量精度较低，且端部圆弧部分形状不易保证，因此，丝绕式应变片性能分散。
短接式应变片敏感栅的端部平直且较粗，电阻值很小，故其横向效应很小，加之制造时敏感栅形状较易保证，故测量精度较高。
但由于敏感栅中焊点较多，容易损坏，疲劳寿命较低。
b ．金属箔式应变片金属箔式（简称为箔式）应变片，见图5，是用厚度为0.002～0.005毫米的金属箔（铜镍合金或镍铬合金）作为敏感栅的材料。
该应变片制作大致分为刻图、制版、光刻、腐蚀等工艺过程，见图6。
箔式应变片制造工艺易于实现自动化大量生产，易于根据测量要求制成任意图形的敏感栅，制成小标距应变片和传感器用的特殊形状的应变片。
箔式应变片敏感栅端部的横向部分可以做成比较宽的栅条，其横向效应很小；箔栅的厚度很薄，能较好的反映构件表面的应变，也易于粘贴在弯曲的表面上；箔式应变片蠕变小、散热性能好、疲劳寿命长，测量精度高。
由于箔式应变片具有以上诸多优点，故在各个测量领域中得到广泛的应用。
c ．金属薄膜应变片金属薄膜应变片的敏感栅是用真空蒸镀、沉积或溅射的方法将金属材料在绝缘基底上制成一定形状的薄膜而形成的，膜的厚度由几埃到几千埃不等，有连续膜和不连续膜之分，其性能也不一样。
金属薄膜应变片易于制成高温应变片，直接将应变片做在传感器弹性元件上。
2．按应变片敏感栅结构形状分图4 金属丝式应变片 图5 金属箔式应变片图6 金属箔式应变片制作流程金属电阻应变片按敏感栅的结构形状可分为a ．单轴应变片单轴应变片一般是指具有一个敏感栅的应变片，见图4、图5，这种应变片可用来测量单向应变。
若把几个单轴敏感栅做在同一个基底上，则称为平行轴多栅应变片或同轴多栅应变片，如图7所示，这类应变片用来测量构件表面的应变梯度。
b ．应变花（多轴应变片）由两个或两个以上轴线相交成一定角度的敏感栅制成的应变片称为多轴应变片，也称为应变花，用于测量平面应变，图8所示是几种比较典型的应变花，也有应变片轴线不等夹角和敏感栅重叠在一起的应变花。
3．按应变片的工作温度分每种应变片只能在一定的工作温度范围内中使用，根据应变片的工作温度可分为： 常温应变片 其工作温度为-300C 至+600C 。
一般的常温应变片使用时温度基本保持不变，否则会有热输出，若使用时温度变化大，则可使用常温温度自补偿应变片。
中温应变片 其工作温度为+600C 至+3500C 。
高温应变片 工作温度高于+3500C 时，均为高温应变片。
低温应变片 工作温度低于-300C 时，均为低温应变片。
3. 电阻应变片的工作特性及标定3.1 电阻应变片的工作特性用来表达应变片的性能及特点的数据或曲线，称为应变片的工作特性。
应变片使用范围非常广泛，使用条件差异甚大，对应变片的性能要求不同，因此对不同条件下使用的应变片，对其检测的工作特性不同，下面仅介绍常温应变片的工作特性。
1．应变片电阻（R ）指应变片在未经安装也不受力的情况下，室温时测定的电阻值。
根据测量对象和测量仪器的要求选择应变片的电阻值。
在允许通过同样工作电流的情况下，选用较大电阻值的图7 单轴多栅应变片 （a ）二轴90︒ （b ）三轴45︒ （c ）三轴 60︒ （d ）三轴12 0︒图8 多轴应变花应变片，这样可提高应变片的工作电压，使输出信号加大，提高测量灵敏度。
用于测量构件应变的应变片阻值一般为120欧姆，这与检测仪器（电阻应变仪）的设计有关；用于制作应变式传感器的应变片阻值一般为350、500和1000欧姆。
制造厂对应变片的电阻值逐个测量，按测量的应变片阻值分装成包，并注明每包应变片电阻的平均值以及单个应变片阻值与平均值的最大偏差。