电阻应变计
简述电阻应变计的构造组成
简述电阻应变计的构造组成
电阻应变计是一种用于测量材料应变或形变的物理传感器,通常由以下几个部分组成:
1. 电阻应变片:应变片是应变计的核心部分,通常是一片金属导体,其形状
和大小可以根据需要进行调整。
应变片通常由压敏电阻材料制成,可以感受到外部的应变力,并将其转化为电信号。
2. 电源:应变计需要将电信号转换为数字信号,以便进行测量和分析。
通常使用电池或充电电池作为电源,也可以通过连接外部电路来提供电源。
3. 编码器:编码器用于将数字信号转换为人类可读的形式。
通常使用无线传感器网络(WSN)或数字信号处理器(DSP)等技术,将测量结果转化为数字信号并编码存储在系统中。
4. 显示器:应变计测量结果通常通过显示器显示出来,以便用户查看和分析。
显示器可以是数字显示器、液晶显示屏或触摸屏,可以根据需要进行调整。
电阻应变计的测量原理是基于电阻应变的原理。
当材料受到应变力时,其电阻值发生变化,从而导致电压变化。
通过测量这个电压变化,可以计算出材料的应变量。
因此,电阻应变计可以用于测量各种材料的应变,如金属、陶瓷、混凝土等。
电阻应变计广泛应用于机械、电子、建筑、航空航天等领域。
在机械领域中,它可以用于测量关节应变、机械应力、弹簧应力等;在电子领域中,它可以用于测量电路的应变、芯片的应力等;在建筑领域中,它可以用于测量建筑物的形变、地震力等。
除了基本的测量功能外,电阻应变计还可以进行高级的测量和分析,如非线
性测量、非接触测量、高精度测量等。
这些功能可以提高测量结果的准确性和可
靠性,广泛应用于航空航天、汽车制造、土木工程、医疗设备等领域。
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，
电阻应变计测量法
的电阻应变计。
电阻应变测试方法是用电阻应变计测定构件的表面应变，再根据应变—应力关系确定构件表面应力状态的一种实验应力分析方法。这种方法是，将电阻应变计粘贴在被测构件上，当构件变形时，电阻应变计的电阻值将发生相应的变化，利用电阻应变仪（简称应变仪）将此电阻值的变化测定出来，再换算成应变值或者输出与此应变成正比的电压（或电流）信号，由记录仪记录下来，就可得到所测定的应变或应力。
3． 只能测得电阻应变计栅长范围内的平均应变值，因此对应变梯度大的应力场测量误差较大。
4． 易受外界环境（如温度）的影响
电阻应变测试方法的优点是：
1． 测量灵敏度和精度高。其最小应变读数可为1微应变（με，1微应变=10-6毫米/毫米），在常温静态应变测量时，精度一般可达到1~2%。
2． 测量测量从静态到数十万赫兹的动态应变。
4． 应变计尺寸小，最小的应变计栅长可短到0.178毫米，因此重量轻、安装方便，不会影响构件的应力状态，而且可进行应力梯度较大的应变测量。
应变电测法的含义有两种意义，广义的和狭义的。广义的应变电测法主要包括：电阻应变计测试法、电容应变计测试法和电感应变计测试法等多种方法。其中以电阻应变计测试方法应用的较为普遍。因此，常常将应变电测法特指为电阻应变计测试法，这是狭义的应变电测法。
电阻应变计测试技术起源于19世纪。1856年，W ? 汤姆逊（W·Thomson）对金属丝进行了拉伸试验，发现金属丝的应变与电阻的变化有一定的函数关系；惠斯登电桥可用来精确地测量这些电阻的变化。1938年，E ? 西门斯（E ? Simmons）和A ? 鲁奇（A ? Ruge）制出了第一批实用的纸基丝绕式电阻应变计。1953年，P ? 杰克逊（P ? Jackson）利用光刻技术，首次制成了箔式应变计，随着微光刻技术的进展，这种应变计的栅长可短到0.178mm。1954年，C ? S ? 史密斯（C ? S ? Smith）发现半导体材料的压阻效应。1957年，W ? P ? 梅森（W ? P ? Mason）等研制出半导体应变计。现在已研制出数万种用于不同环境和条件的各种类型
应变计的工作原理
应变计的工作原理
应变计是一种用于测量物体形变或受力变化的设备，它通过受力或形变引起的电阻、电容、感应电动势或电感等物理量的变化来检测和测量被测物体的形变或受力。
根据测量原理的不同，应变计可以分为电阻式、电容式、感应式和电感式等不同类型。
电阻式应变计是最常用的一种应变计。
它基于金属导体的电阻随形变而发生变化的原理。
当金属导体受到拉伸、压缩或扭转等形变时，导体长度和截面积都会发生变化，从而导致导体的电阻发生变化。
通过将电阻应变计粘贴在被测物体上，可以将其形变传递给应变计，使其电阻值发生变化。
通过测量电阻值的变化，可以获得被测物体的形变信息。
电容式应变计利用电容随形变而改变的原理来测量被测物体的形变。
它由两个平行的电极构成，中间填充着可形变的介质。
当被测物体受到形变时，填充在电容器中的介质形变程度不同，导致电容的大小发生变化。
通过测量电容的变化，可以得到被测物体的形变信息。
感应式应变计则基于电路中感应电动势的变化来测量形变。
当被测物体受到形变时，感应电动势的大小和方向发生变化。
通过测量感应电动势的变化，可以得到被测物体的形变信息。
电感式应变计则利用电感随形变而发生变化的原理来测量形变。
当被测物体受到形变时，电感的大小和特性会发生变化。
通过测量电感的变化，可以得到被测物体的形变信息。
综上所述，应变计通过测量材料电阻、电容、感应电动势或电感等物理量的变化，来间接测量被测物体的形变或受力。
每种类型的应变计都具有不同的测量原理和适用范围，根据具体的应用需求选择合适的类型。
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
电阻应变计原理
电阻应变计原理
电阻应变计通常由金属片或细丝制成，金属片或细丝的几何形状及厚
度对电阻的影响较大。
当金属片或细丝受到应变作用时，其长度和横截面
积会发生变化，导致电阻值的变化。
根据材料的应变特性，可以通过测量
电阻值的变化来计算物体的应变程度。
具体来说，电阻应变计通常由一个金属片或细丝组成，通过附加在测
量对象的表面上。
当物体受到应变时，金属片或细丝会发生形状和尺寸的
变化，进而引起电阻值的变化。
这种电阻值的变化可以通过电路进行测量
和记录。
为了方便测量，电阻应变计通常由多个细长的金属片或细丝排列而成，这些金属片或细丝会被组合成不同的形状，例如直线、网格等。
这样的排
列可以在多个方向上测量应变，并提高测量的灵敏度和精度。
为了保护电阻应变计免受外界的干扰，通常会使用补偿电路。
这种电
路可根据材料的线性特性来调整电阻值，以便获得准确的应变数据。
补偿
电路通常会进行校准，以确保其在测量过程中的准确性。
总之，电阻应变计通过测量金属片或细丝内的电阻值变化，来获得物
体受到的应变数据。
电阻应变计的原理运用了金属材料的应变效应，结合
了电阻值的变化和电路的测量来实现对应变的测量和分析。
这种传感器在
工程领域中广泛应用于应变测量、力学性能测试和结构健康监测等方面。
电阻应变计的原理及使用
将应变仪与计算机结合,可以实 现图形显示,磁带记录,多点测量,自动 打印。
6 制造多种传感器（载荷、扭距、 压力、加速度）
（六）、缺点
1 单点测量
一片电阻应变片只能测定构件表面上一点 的某个方向的应变 ; 并且只代表栅长范围内的平均应变。 2 应变片一般只能测量构件表面的应力应 变, 3对结构三维应力测量很难进行。 4 尽管应变片很小,但对应力集中的测量, 仍无法精确。
电阻应变计的原理及使用
2.1电阻应变测量技术基础
(一) 、电测法的定义
用电阻应变片(应变计或电阻片 )作为敏感元件，用应变仪器, 测定受力构件的表面或者内部 应变,再根据应力-应变的关系 式,确定构件表面或者内部应力 状态的一种实验应力分析方法 。
（二）、原理
将电阻片牢固地粘贴在构件表面 ,构件变形连同应变片一起变形, 应变片的变形产生了电阻的变化 ,通过测量电桥(电阻应变测量装 置或电阻应变仪),使这微小的电 阻变化转换成与应变成正比的模 拟电信号(电压或电流)的变化,经 过信号放大,将其变换成构件的 应变值显示出来。
应变.
2 应变片尺寸小,重量轻,安装方便(粘 贴),对试件的工作状态和应力分布影 响很小。
3 频率响应快,机械滞后小。
如:电阻应变片响应时间为10-7S
半导体应变计的响应时间为10-11 S
即构件应变立即传递给应变片。
可以测量静态到动态或冲击下的动 应变。
4 可在恶劣环境下测量 如高速旋转,高温,低湿,深水,强
（或箔片）,易于消除加工效应
应变计常用金属金属材料的物理性能参见 P9的表2-1
（二）基底材料
厚度小,电绝缘性好 热稳定性好 机械强度高/应变极限大, 抗潮湿,耐腐蚀 无滞后和徐变 粘合能力强 透明,便于安装与定位
电阻应变计的工作原理
电阻应变计的工作原理电阻应变计是一种通过测量物体的电阻变化来量化物体应变的仪器。
其工作原理主要基于金属电阻的温度系数和拉伸变化。
电阻应变计通常由一条电阻材料，如金属线或者金属膜，组成。
当外力作用在该材料上时，它将发生形变，导致其电阻值发生变化。
根据欧姆定律，电阻值的变化将导致电流或电压的变化。
电阻应变计常见的两种形式是金属电阻片和电阻网格。
金属电阻片是薄片状的金属材料，其通常具有一个或多个细长的电阻材料线。
而电阻网格是由薄丝的网格状金属材料组成的。
在使用电阻应变计时，首先需要将其固定在要测量应变的物体上。
然后，在物体应变时，电阻应变计所处的位置也会发生变化，导致其电阻值发生变化。
当物体受到外力拉伸时，电阻应变计的电阻值会增加。
这是由于外力使得金属电阻材料发生形变，导致电阻材料的长度和横截面积发生变化。
根据电阻公式R = ρ×(L/A)，其中R 是电阻值，ρ是电阻材料的电阻率，L 是电阻材料的长度，A 是电阻材料的横截面积，可以得知，电阻值的变化是由长度和横截面积的变化导致的。
当物体受到外力压缩时，电阻应变计的电阻值会减小。
这是由于外力使得金属电阻材料发生形变，导致电阻材料的长度和横截面积发生变化。
电阻应变计的变化量可以通过测量电阻值的变化来获得。
一种常见的方式是使用电桥电路。
电桥电路通常由四个电阻组成，其中一个电阻是电阻应变计。
当电阻应变计的电阻值发生变化时，电桥电路会发生不平衡，这将导致一个输出电压。
通过测量输出电压的大小，可以计算出电阻应变计的变化量。
除了使用电桥电路外，还可以使用电流源和测量电压的方法来测量电阻应变计的变化量。
电流源提供一个已知电流，通过电阻应变计产生的电阻变化导致电压的变化。
通过测量这个电压的大小，可以获得电阻应变计的变化量。
总之，电阻应变计工作原理主要基于金属电阻材料的温度系数和拉伸变化。
通过测量电阻材料的电阻值变化，可以量化物体的应变。
电阻应变计在工程、材料科学和物理学领域中得到广泛应用，用于测量应力、压力、位移等物理量的变化。
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电阻应变计测量原理实验报告引言：电阻应变计是一种常用的测量设备，广泛应用于工程领域。
它通过测量电阻的变化来检测物体的应变情况，从而得到物体的力学性质。
本实验旨在探究电阻应变计的测量原理，以及其在实际工程中的应用。
一、电阻应变计的基本原理电阻应变计是利用电阻的变化来测量物体应变的一种传感器。
其基本原理是根据电阻材料的特性，当物体受到力的作用时，电阻材料会发生形变，从而导致电阻值的变化。
通过测量电阻值的变化，可以获得物体所受力的大小。
二、实验装置和步骤本实验使用了一台电阻应变计测量仪器，以及一根标准的金属杆。
实验步骤如下：1. 将金属杆固定在实验台上，并将电阻应变计粘贴在金属杆上。
2. 连接电阻应变计与测量仪器，确保连接稳固。
3. 通过测量仪器设置初始电阻值，并记录下来。
4. 施加不同大小的力在金属杆上，记录下相应的电阻值。
5. 根据记录的数据，绘制电阻值与力的关系曲线。
三、实验结果与分析通过实验测量得到的数据，我们可以得到电阻值与力的关系曲线。
根据该曲线，我们可以得到以下结论：1. 电阻值与力成正比关系，即当施加的力增大时，电阻值也会增大。
2. 电阻值与力的关系曲线呈线性关系，即符合欧姆定律。
3. 电阻值的变化量与施加的力的大小成正比，可以通过斜率来表示。
四、电阻应变计的应用电阻应变计在工程领域有着广泛的应用，以下是几个常见的应用场景：1. 结构强度测试：通过在结构物上安装电阻应变计，可以实时监测结构物所受的力，从而评估结构物的强度和稳定性。
2. 材料性能研究：通过在材料表面安装电阻应变计，可以测量材料在不同应变下的电阻变化，从而研究材料的力学性能。
3. 汽车工程：电阻应变计可以用于汽车零部件的测试，例如测量车轮的受力情况，以及车身的应变情况，从而提高汽车的安全性和稳定性。
4. 土木工程：电阻应变计可以应用于桥梁、隧道等土木工程的监测，及时发现结构物的变形和应变情况，从而保证工程的安全性。
第三讲 电阻应变计
m为材料常数 ν为泊松比。 为材料常数, 为泊松比。
∆R = [m (1 − 2ν ) + (1 + 2ν )]ε R
电阻丝灵敏系数 电阻丝灵敏系数
K s = m (1 − 2ν ) + (1 + 2ν )
∆R = K sε R
电阻应变片的灵敏系数是指安装在被测构件上 电阻应变片的灵敏系数是指安装在被测构件上 的电阻应变片， 的电阻应变片，在其轴向受到单向应力时引起 的电阻相对变化与由此单向应力引起的试件表 面轴向应变之比。 面轴向应变之比。
∆R = Kε R
注意：电阻丝的灵敏系数K 注意：电阻丝的灵敏系数 s和应变计的灵 灵敏系数 敏系数K有点差别 有点差别。 敏系数 有点差别。 因为应变计有横向效应 横向效应。 因为应变计有横向效应。 应变计的横向效应系数为横向 为横向灵敏系数 应变计的横向效应系数为横向灵敏系数 纵向灵敏系数的百分比 灵敏系数的百分比。 和纵向灵敏系数的百分比。 横向效应系数较小为好。 横向效应系数较小为好。 应变片测量的应变是应变片栅长长度 应变片测量的应变是应变片栅长长度 内的平均应变。 内的平均应变。
体积变化率
对此式微分得 对此式微分得
∆V V
体积变化率
∆V ( l + ∆l ) ⋅ ( A + ∆A) − lA = V lA
略去高阶微量得
∆ V A ∆ l + l∆ A = V lA ∆A ∆ V ∆l = − A V l
∆V ∆ l ∆A = + V l A
∆R ∆ ρ ∆l ∆ A = + − R l A ρ
2、电阻应变片横向效应系数是指 、 横向 灵敏 灵敏系数之比值，用 数表示。 系数与 纵向 灵敏系数之比值，百分 数表示。 3、电阻应变片的灵敏系数是指安装在被测 电阻应变片的灵敏系数是指安装在被测 构件上的电阻应变片，在其（ 构件上的电阻应变片，在其（ 轴向 ）受到单 向应力时引起的（ 向应力时引起的（ 电阻 ）相对变化与由此单 之比。 向应力引起的试件表面 轴向应变 ）之比。 （ 之比 4、圆轴受扭矩作用，用应变片测出的是（ 、圆轴受扭矩作用，用应变片测出的是（ C A.切应变； B.切应力； 切应变； 切应力； 切应变 切应力 C.线应变； D.扭矩 线应变； 线应变 扭矩 ）
简述电阻应变计的主要技术指标
电阻应变计是一种用来测量物体受力变形的传感器，它可以将物体受到的应变转化为电阻的变化。
在工程和科学领域中，电阻应变计被广泛应用于各种应变测量、力学性能测试和结构健康监测等方面。
在选购和应用电阻应变计时，了解其主要技术指标是非常重要的。
1. 灵敏度电阻应变计的灵敏度是指它对应变的敏感程度。
一般来说，灵敏度越高的电阻应变计可以检测到更小的应变变化，因此在应变测量的精度和分辨率要求较高的场合中，需要选择具有较高灵敏度的电阻应变计。
2. 基本误差基本误差是指电阻应变计的测量结果与真实值之间的偏差。
在实际应用中，基本误差可以由多个因素造成，包括制造工艺、安装误差、温度影响等。
选择电阻应变计时，需要考虑其基本误差，以确保测量结果的准确性。
3. 工作温度范围由于电阻应变计通常用于工业环境中，因此其工作温度范围是一个重要的技术指标。
在高温或低温环境中，需要选择能够稳定工作的电阻应变计，以确保测量的准确性和可靠性。
4. 防护等级考虑到电阻应变计在工业场合中可能会受到各种外界环境的影响，如湿度、腐蚀等，因此防护等级是一个重要的技术指标。
选择适合的防护等级的电阻应变计可以确保其在恶劣环境下的长期稳定工作。
5. 安装方式电阻应变计的安装方式也是其主要技术指标之一。
不同的应变测量场合需要不同的安装方式，如粘贴式、固定式、焊接式等，因此在选择电阻应变计时需要考虑其安装方式是否符合实际需求。
个人观点：电阻应变计作为一种常用的传感器，在工程和科学领域中有着广泛的应用和发展。
了解其主要技术指标对于正确选择和应用电阻应变计至关重要，只有在充分了解其技术特性的基础上，才能有效地进行应变测量和结构监测工作。
总结回顾：电阻应变计的主要技术指标包括灵敏度、基本误差、工作温度范围、防护等级和安装方式等。
正确选择和应用电阻应变计需要综合考虑这些技术指标，以确保测量的准确性、可靠性和稳定性。
对于不同的应变测量场合，需要根据实际需求选择合适的电阻应变计，从而满足工程和科学实验的要求。
电阻应变计的选用条件
电阻应变计的选用条件在工程设计和测试中，电阻应变计是经常被用到的一种传感器。
它的测量原理是利用电阻式传感器的材料受力或应变后阻值发生变化，进而反映出被测量物体的受力或应变情况。
选用合适的电阻应变计对测试结果的准确度和可靠性起到至关重要的作用。
本文将从选用条件、应用场景和模型选择等方面探讨电阻应变计的选用条件。
选用条件一次应变和工作范围在选用电阻应变计时，需确定测量需要精确到的应变值范围。
此范围应保证被测量物体的最大应变和测量精度之间的平衡。
同时，工作范围也是一个需要考虑的条件。
选择合适的工作范围将有助于保证电阻应变计在被测量物体的应变范围内工作，同时也可避免电阻应变计的材料受到过大的刺激。
目标采样率目标采样率是指测量电阻应变计时需要取样的频率。
这个取样频率应当足够高，以保证测试结果的准确度和可靠性。
但是，目标采样率也受限于仪器和测量设备自身的采样速率能力，因此需要让它们之间保持平衡。
线性线性是指电阻应变计能否满足线性度的要求。
在测量中，被测量物体的测试应变往往不是均匀分布的，而是在一个特定范围内的。
如果电阻应变计不能够满足线性度的要求，那么测试结果就会出现误差，影响精度和可靠性。
温度和环境电阻应变计的测量结果可以受到温度和环境的影响，因此在选用电阻应变计时需要综合考虑这些影响因素。
温度和环境变化可以造成电阻应变计的电性能发生变化，影响测试结果。
因此，选用电阻应变计时，需要考虑工作环境中的温度和湿度等因素，以及预测被测样品所处环境条件下对于测试结果的影响。
应用场景拉力和压缩场景拉力和压缩场景是电阻应变计最为常见的应用场景之一。
在这种场景中，电阻应变计可以测量材料产生的应力，从而确定材料的耐久性，并监测变形或疲劳损伤情况。
应变场景应变场景中，电阻应变计用于测量物体的应变情况。
在这种情况下，电阻应变计的应变值可以反映物体的扭转、拉伸或压缩情况。
这种测量可以在材料研究领域和生产中应用，以监测材料在不同环境条件下的性能和变形。
电阻应变计的灵敏系数名词解释
电阻应变计的灵敏系数名词解释电阻应变计的灵敏系数是指电阻应变计输出电信号相对于应变的变化率。
它表示了材料应变的量变与电阻的改变之间的关系，通常以单位应变变化引起的单位电阻变化来表示。
灵敏系数越大，表示电阻应变计对应变的敏感度越高。
在实际应用中，灵敏系数的大小取决于电阻应变计的设计和材料特性等因素。
通常情况下，使用更细长的电阻丝或导线会增加应变计的灵敏度。
此外，使用高比例系数的材料也可以提高灵敏系数，如常用的金属材料（如铬镍合金）具有较高的灵敏系数。
除了灵敏系数的基本定义外，我们还可以进一步拓展其应用。
在工程领域中，灵敏系数常常被用来评估电阻应变计的性能以及测量系统的准确性。
通过参照灵敏系数的数值，并结合实际应变得出的电阻值变化，可以计算出被测物体的应变量。
这样，电阻应变计可以被广泛应用于应变测量、应力分析、结构监测等领域中。
总结来说，电阻应变计的灵敏系数是衡量其对应变的敏感性的指标，通过增加电阻丝的形状和材料的选择，可以提高灵敏系数。
灵敏系数的准确应用可以帮助实现应变的精确测量。
电阻应变计种类与应用
电阻应变计种类与应用电阻应变计也被称为应变计，是一种可用于度量物体应变的传感器装置。
电阻应变计具有多种类型和各种应用场合，下面将对此进行详细的介绍。
电阻应变计按其测量方式可以分为以下几种：1. 金属电阻应变计：金属电阻应变计主要由一块金属材料组成，在应变发生时，其电阻发生变化，从而产生电压信号。
2. 半导体电阻应变计：半导体电阻应变计主要由半导体材料组成，其应变发生时，其电阻发生变化，在应变传感器的前置放大器中，利用了方向性导电性半导体材料的性质，产生了一个比常规的振荡器更稳定的信号。
3. 纤维光学应变计：纤维光学应变计主要使用光纤的特性进行测量，其光学传感器由一根光导纤维和一个FFT逆傅立叶变换的算法组成，能够测量极小的机械应变。
电阻应变计具有广泛的应用场合，主要有以下几个方面：1. 结构应变测量：电阻应变计能够测量物体的应变量，从而分析物体的形变情况，用于建筑、桥梁、航空等领域的结构应变测量。
2. 材料强度测试：电阻应变计可以通过测量材料的应变，得到材料的应力情况，结合材料的力学性能测定材料的强度。
3. 机械性能测试：电阻应变计可以通过测量物体的应变量变化，得到物体的机械性能，如弹性模量、切变模量等。
4. 自动化工厂控制：电阻应变计在自动化工厂生产中起到了重要的作用，如在汽车、电子、半导体等工厂，电阻应变计可以用于测量物体的尺寸大小、位移等指标，用于生产管理。
5. 冶金领域：电阻应变计也广泛应用于冶金领域，如用于热处理过程中的材料的变形情况监测。
此外，在地震预测、环境监测等领域也存在广泛的应用。
总的来说，电阻应变计优点是快速、准确，并具备广泛行业的适用性，其应用领域也在不断扩展和创新。
不过同时也存在着温度敏感、易受外界干扰等问题，因此在使用时需结合具体场合和所需的测量精度进行选择和使用。
电阻应变计基本知识电阻应变计选择方法
电阻应变计基本知识1、应变计系列的选择：2、应变计敏感栅和基底材料的选择：60℃以内、长时间、最大应变量在10um／m以下的应变测量，一般选用以康铜合金或卡玛合金箔为敏感栅、改性酚醛或聚酰亚胺为基底的应变计(BE、ZF、BA系列)；150℃以内的应变测量，一般选用以康铜、卡玛合金箔为敏感栅、聚酰亚胺为基底的应变计(BA系列)；60℃以内高精度传感器常用以康铜合金或卡玛合金箔为敏感栅、改性酚醛为基底的应变计(BF、ZF系列)。
3、应变计敏感栅长度的选择：应变计在加载状态下的输出应变是敏感栅区域的平均应变。
为了获得真实的测量值，通常应变计的栅长应不大于测量区域半径的1/5-1/10。
栅长较长的应变计具有易干粘贴和接线、散热性好等优点，对应变计的性能有一定的改善作用，但应根据实际测量需要进行选择，对于应变场变化不大和一般传感器用途，我们推荐用户选用栅长3-6mm的应变计。
如果对非均匀材料(如混凝土、铸铁、铸钢等)进行应变测量，应选择栅长不小于材料的不均匀颗粒尺寸的应变计，以便比较真实地反映结构内的平均应变。
对于应变梯度大的应变测量，应尽量选用敏感栅长度较小的应变计。
4、应变计电阻的选择：应变计电阻的选择应根据应变计的散热面积、导线电阻的影响、信噪比、功耗大小来选择。
对于传感器一般推荐选用350Ω、1000Ω电阻的应变计。
对于应力分布试验、应力测试、静态应变测量等，应尽量选用与仪器相匹配的阻值，一般推荐选用120Ω、350Ω的应变计。
5、应变计敏感栅结构型式的选择：测量未知主应力方向试件的应变或测量剪应变时选用多轴应变计，前者可用三轴互相夹角为45°，或60°，或120°度等的应变计，后者用夹角为90°的二轴应变计；测量已知主应力方向试件的应变时，可选用单轴应变计；用于压力传感器的应变计可选用圆形敏感栅的多轴应变计；测量应力分布时，可选用排列成串或成行的5-10个敏感栅的多轴应变计。
电阻应变计种类与应用
电阻应变计种类与应用一、引言电阻应变计是一种常用的测量应变的设备，广泛应用于工程、科学研究和其他领域。
本文将介绍电阻应变计的种类及其应用。
二、电阻应变计的分类根据不同的原理和结构，电阻应变计可以分为以下几种类型：2.1 电阻片应变计电阻片应变计是最常见的一种应变计。
它由一片有机电阻片制成，一般采用薄膜或网格形式。
当受到外力作用时，电阻片发生应变，从而改变了电阻值。
通过测量电阻值的变化，可以计算出材料的应变。
电阻片应变计具有制造成本低、易于安装和使用的优点，广泛应用于结构应力分析、材料力学性能测试和机械设计等领域。
2.2 金属线应变计金属线应变计是一种将金属线绕绕在绝缘材料上制成的应变计。
当材料受到应变时，金属线的电阻值也会发生变化。
通过测量金属线的电阻值变化，可以计算出应变值。
金属线应变计具有灵敏度高、可靠性好的特点，但制造和安装难度较大。
它主要应用于高精度测量领域，如航空航天、核工业等。
2.3 硅应变计硅应变计是将硅晶圆进行微加工，制成一种微小的传感晶体件，通过测量晶体内部的应力变化来计算应变值。
硅应变计具有高灵敏度、温度特性稳定等优点，主要应用于微纳米尺度的应变测量以及高温、高压等极端环境。
三、电阻应变计的应用电阻应变计的应用非常广泛，下面将介绍几个常见的应用领域。
3.1 结构应力分析电阻应变计可用于对各种结构件的应力分析，如桥梁、建筑物、机械设备等。
通过在结构件上安装适量的电阻应变计，可以实时测量结构件表面的应变，并根据测量结果进行应力分析和优化设计。
3.2 材料力学性能测试电阻应变计可以用于对材料的力学性能进行测试，如材料的拉伸、压缩、弯曲等性能。
通过在材料表面或内部安装电阻应变计，可以测量材料在受力过程中的应变变化，从而分析材料的力学性能。
3.3 汽车工程在汽车工程中，电阻应变计被广泛应用于车辆的动态力学测试和车身结构优化。
通过安装在汽车各个关键部位的电阻应变计，可以测量车身在行驶过程中的应变变化，为车辆的设计和改进提供重要的数据支持。
电阻应变计的选择原则
电阻应变计的选择原则电阻应变计是一种基本的应变测量器，常用于评估材料的应力应变特性以及实验室和工业应用中的测试。
在选择电阻应变计时，需要考虑多个因素。
本文将介绍电阻应变计的选择原则，从而帮助读者选择适合其应用的电阻应变计。
1. 测量条件在选择电阻应变计时，首先需要考虑测量条件，如工作温度、压力范围、材料类型和应变范围等。
电阻应变计的工作温度和压力范围通常由制造商指定。
根据测量条件选择电阻应变计，确保电阻应变计可在测量条件下正常工作。
2. 灵敏度电阻应变计的灵敏度是指单位应变产生的电阻率变化，通常用符号K表示（K 是应变敏感系数）。
灵敏度越高，说明电阻应变计在相同的应变值下能够产生更大的电阻值变化，因此可以提高测量精度。
但是，高灵敏度的电阻应变计在使用中对温度和噪声更为敏感，并且价格较高。
3. 应变测量范围电阻应变计的应变测量范围必须与用户的应用相匹配。
如果选择的电阻应变计不能覆盖所需的应变范围，测量结果将不准确。
因此，在选择电阻应变计时，需要确定所需的应变范围，并选择一个能覆盖这个范围的模型。
4. 尺寸和类型选择电阻应变计时也需要考虑尺寸和类型。
电阻应变计的尺寸必须适合被测试的材料的大小。
电阻应变计的类型与应用有关。
例如，电阻应变计可分为线粘性式和负载式。
线粘性式电阻应变计适合用于应变率快的测试。
而负载式电阻应变计适合低速捷径测试。
5. 电路和电缆电阻应变计的测量电路和电缆是在选择电阻应变计时需要考虑的其他因素。
测量电路必须适用于所使用的电阻应变计的类型和灵敏度。
电缆的长度和类型对电阻应变计结果的精度和稳定性有影响。
因此，选择合适的电路和电缆也很重要。
6. 总结选择正确的电阻应变计可以提高应变测量的精度和可靠性。
在选择电阻应变计时，要考虑多个因素，如工作条件、灵敏度、应变测量范围、尺寸和类型以及电路和电缆等。
了解这些因素并选择适当的电阻应变计将有助于提高实验或应用中的测量精度和效率。
电阻应变计的构造组成
电阻应变计的构造组成电阻应变计是一种用于测量物体应变的传感器。
它由一根电阻丝和一个弹性体组成，通常采用线性材料制作。
电阻丝的电阻值会随着物体受力而发生变化，通过测量电阻的变化可以得到物体所受的应变大小。
电阻应变计的构造主要包括电阻丝、支撑结构和电缆连接器。
电阻丝是电阻应变计的核心部件，它负责测量物体受力后的应变。
电阻丝通常采用导电性能好、抗氧化能力强的材料制作，常见的有镍铬合金和钢等。
电阻丝的长度和直径会根据具体的测量需求进行选择，一般来说，长度越长，测量范围越大，直径越小，灵敏度越高。
支撑结构是用来固定电阻丝的部件，它通常由金属材料制成，具有足够的强度和刚度，以保证电阻丝不会发生形变或断裂。
支撑结构的设计需要考虑到电阻丝的固定稳定性和对外界环境的抗干扰能力。
常见的支撑结构有拉伸式、压缩式和剪切式等，根据测量需求选择适合的支撑结构。
电缆连接器是将电阻应变计与测量设备连接的部件，它起到传输电信号的作用。
电缆连接器通常由导电性能好、抗干扰能力强的材料制成，以保证信号的传输质量。
常见的电缆连接器有插头式和接插式两种，根据不同的测量场合选择适合的连接方式。
电阻应变计工作时，通过连接电缆连接器将电阻丝与测量设备相连。
当物体受到外力作用时，电阻丝发生应变，导致电阻值发生变化。
测量设备会通过电缆连接器接收到电阻值的变化，并将其转换为相应的应变值。
电阻应变计具有灵敏度高、响应速度快、测量范围广等优点。
它在工程领域广泛应用于材料研究、结构分析、应变测量等方面。
通过电阻应变计可以实时、准确地获取物体的应变情况，为工程设计和结构安全评估提供了重要的数据支持。
电阻应变计是一种用于测量物体应变的传感器，由电阻丝、支撑结构和电缆连接器构成。
它通过测量电阻丝的电阻值变化来获取物体的应变情况，具有灵敏度高、响应速度快、测量范围广等优点。
电阻应变计在工程领域具有广泛的应用价值，为工程设计和结构安全评估提供了重要的数据支持。
电阻式应变计温漂
电阻式应变计温漂
电阻式应变计温漂是指在温度变化时，应变计的电阻值发生改变的现象。
这种现象会导致应变计的测量结果出现误差，因此需要对其进行补偿。
温漂的原因主要有以下几点：
1. 金属电阻的应变效应：电阻式应变计是基于金属电阻的应变效应工作的，当温度变化时，金属电阻的应变效应会发生变化，从而导致电阻值的改变。
2. 温度对电阻的影响：不同金属材料在不同温度下的电阻值是不同的，因此温度变化会导致应变计的电阻值发生变化。
3. 制造过程中的分散度：制造过程中的工艺差异和材料分散度会导致应变计的性能存在一定的差异，从而在温度变化时产生不同的电阻值变化。
4. 粘贴工艺的不一致：应变计在试件上的粘贴工艺会影响其与试件的结合程度，从而导致在温度变化时产生不同
的电阻值变化。
5. 焊点、引线长短的影响：焊点和引线的质量和长度也会对应变计的性能产生影响，从而导致在温度变化时产生不同的电阻值变化。
为了减小温漂对电阻式应变计测量结果的影响，可以采用以下方法进行补偿：
1. 采用温度补偿材料：在应变计中加入温度补偿材料，使其在温度变化时产生的电阻值变化与应变计相同，从而抵消应变计的温漂。
2. 采用电子电路进行补偿：通过电子电路对应变计的电阻值进行实时监测和调整，从而抵消温漂对测量结果的影响。
3. 采用软件算法进行补偿：通过计算机对测量数据进行处理和分析，采用软件算法对温漂进行补偿。
总之，电阻式应变计温漂是影响其测量精度的关键因素之一，需要通过上述方法对其进行有效补偿，以保证测量的
准确性。
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F2
应变计
F3 广义虎克定律
电阻应变仪
应变分析
F1 Fn
变形固体
力学实验中心
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
材料力学实验
1、金属电阻丝的“应变效应”
F
F
l
Ks－称为金属电阻丝的灵敏系数
力学实验中心
材料力学实验
图为康铜丝的 曲线，镍铬丝在小应变条件下 关系亦为直线
力学实验中心
材料力学实验
2、电阻应变计的工作原理
（1）电阻应变计（片）构造。 利用金属电阻丝应变效应制成用于构件应变测量 的敏感元件
略去分子当中的高阶微量，分母当中的△R项，经整理得
（3） 可见 或
力学实验中心
材料力学实验
说明电桥输出电压的变化与四个桥臂电阻变化的 总和成正比或与测点应变总和成正比。 其次，对角桥臂电阻变化率或应变相加，邻臂的 电阻变化率或应变相减。这种规律称为电桥输出的 加减特性。 （3）式简化结果产生的误差不会超过5‰，根据其 原理可以制成专门用于测量的电阻应变仪。
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材料力学实验
4、数字电阻应变仪
（1）电原理框图
电桥
放大器
滤波器
模数转换 A/D 数显表头
桥压E1 电压变换器 电源
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材料力学实验 （2）YE2538程控应变仪面板结构及其使用方法
力学实验中心
材料力学实验
●使用方法
（1）组桥 a，1/4桥接法 （静态多点应变测量常用 的接法），桥路形式bR-1，所有测量片 均接AB，连接片连于BB’。共用一枚补 偿片。 b，半桥接法 AB,BC接应变片，桥路bR-2, c，全桥接法 四个桥臂均接应变片，多用于传感 器电路，桥路bR-4 （2）K，R设定 （3）平衡、测量
力学实验中心
材料力学实验
敏感栅（丝绕或箔栅）
引出线
b
l
基底（纸基或胶基）
力学实验中心
材料力学实验
（2）使用 用特制的胶水粘贴于构件表面，丝栅长度平行于 待测应变方向。 （3）原理 K －应变计灵敏系数，与Ks有区别 K通过实验标定。
力学实验中心
材料力学实验
（4）主要技术指标 a，初始电阻值R（Ω） 测量必须数据，工程应变测量选R＝120 Ω。
材料力学实验
（2）应变计的串连及其应用
R1 Ra Rb Rc
R2 Rd
A
B
C
串连的2枚应变片所测的应变自动取平均
力学实验中心
材料力学实验
（3）静态多点应变测量 当测点较多，希望加一次载荷能同时读下所有 测点应变时，可利用1/4桥接法，事先把所有测点接 到应变仪的AB桥臂上，共用一枚补偿片接于公共补 偿桥臂上，利用测点转换按键同时读出各个测点的 应变。
力学实验中心
材料力学实验
（3）应力分析实验：主要介绍应变电测及光弹性实验 特点：只要是变形固体，不管结构形状、受力如何 复杂，也不必准确了解边界条件，在某些特 殊条件下，用实验方法甚至能比理论计算更 简便、迅速准确的提供结果或结论。
力学实验中心
材料力学实验
例（1）：10万kW大型变压器真空箱的稳定性实验
材料力学实验
材 料 力 学 实 验
力学实验中心
材料力学实验
一 绪论
1、材料力学实验与材料力学
应力，应变分析理论 零件疲劳设计校核 构件动态强度设计 校核
材料力学 实验
材料力学 理论
构件静强度，刚度、 稳定性设计、校核
实验验证 构件零件静动态应变（含变形）应力实测
构件塑性设计 强度校核
力学实验中心
材料力学实验
b，应变计灵敏系数K 由厂方提供，测量必须数据。
c，应变计标距l (或敏感栅尺寸b×l ) 根据测试对象目的而定。
力学实验中心
材料力学实验
（5）应变计类型： 按构造分纸基浸胶丝绕式；胶基箔式； 半导体应变计；金属底基焊接式等， 其他按测量应变范围，按用途分，按使 用温度分已不下数千种。
力学实验中心
2、材料力学实验的主要内容
（1）材料力学性能测定 a，为构件设计提供材料的力学性能指标和参数。 如 等； b，材料材质复验； c，评定材料的热处理工艺、焊接工艺； d，构件失效分析； e，研究新型合金材料。合成材料。 （2）验证理论 验证现有理论 验证理论有三层意义 验证新建立的理论 修正、发展理论
(有关详细的使用方法由实验室多媒体室介绍，或见网上资料)
力学实验中心
材料力学实验
该仪器特点是各通道可以独立选择不同的测量桥路 形式、使用不同K的应变计和不同R的应变计。
力学实验中心
材料力学实验
5、有关应变电测法的若干问题
（1），温度补偿 （a） 电阻变化 （b）应变计线膨胀系数 与被测工件线膨胀系数 不同，温度变化会产生 附加电阻变化 温度变化会产生
（1）材料力学性能测定: 执行国家标准GB/T； （2）应力分析实验：决定于实验目的 （3）要求：
① 独立完成 ② 性能实验结果表达：执行修约规定 ③ 表格形式的报告 ④ 曲线图一律用方格纸描述，并用光滑曲线连接 ⑤ 应力分析保留小数后一到二位
力学实验中心
材料力学实验
二 电测应力分析
应变电测原理 ●适用范围：结构构件金属、非金属材料表面应力测量； 静、动态（含冲击）应变应力测量；高速 旋转构件应力测量；结构高压液下；高低 温条件下的应力测量…
，必须设法消除
力学实验中心
材料力学实验
●温度补偿方法
a，补偿块补偿法
F
F (补偿块必须与被测工件同材料且置于被测工件旁)
力学实验中心
材料力学实验
●温度补偿方法
b，工作片补偿法 不允许单独设置补偿块的构件应变测量用工作 片补偿法
R1 R2
R1 A B
R2 C
力学实验中心
c，补偿应变片必需接于测量应变片的邻臂
真空度（％）
不会失稳 失稳
应变( )
力学实验中心
材料力学实验
例（2）：胜利埕北油田25A＃，管桩及导管应力实测。
载荷复杂多变，边界条件难于准确确定。
力学实验中心
材料力学实验
例（3）：光弹性实验
全场显示应力，特别适用开孔、开槽零件的 应力集中系数测定
力学实验中心
材料力学实验
3、材料力学实验的方法
材料力学实验
应变计
力学实验中心
材料力学实验
应变计
力学实验中心
材料力学实验
应变计（单片放大）
力学实验中心
材料力学实验
3、应变电桥及其输出
测量电阻变化一般用惠斯登电桥（即4臂电桥），电 源E1称为桥压。 I1 I4
力学实验中心
材料力学实验
当R1R3=R2R4 或 R1/R2=R4/R3 时 UBD＝0 称为电桥的平衡条件。 实测时，随着构件的受力变形R1~R4发生变化为 R1→ R1 ＋△R1， R2→ R2 ＋△R2， R3→ R3 ＋△R3， R4→ R4 ＋△R4 代入（2）式