电阻应变片的结构及工作原理

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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，

土木工程试验中电阻应变片的工作原理

土木工程试验中电阻应变片的工作原理土木工程试验中电阻应变片是一种常用的测量技术，用于测量物体的应变，从而评估物体的强度和稳定性。

本文将分步骤阐述电阻应变片的工作原理。

1. 电阻应变片的基本原理电阻应变片是一种具有高灵敏度的应变测量传感器。

它的工作原理是基于电阻材料在受到应变时电阻值的变化。

电阻应变片最常用的材料是金属，如钨、铂、镍铬合金等。

当应变产生时，电阻片内部的电阻值发生变化，这种变化可以通过电路测量到。

2. 电阻应变片的制作和安装电阻应变片的制作一般采用微机电系统或薄膜技术，将金属薄膜贴在载体上，形成电阻应变片。

为了提高其灵敏度和精度，一般要求电阻片的基底和载体材料要有相同的热膨胀系数。

在土木工程试验中，电阻应变片通常需要粘贴在被测物体表面，固定在应力集中区域。

应变测量传感器的轴向方向一般选择与最大主应力方向相一致，便于精确测量最大主应力的值。

3. 电阻应变片的信号放大和灵敏度校准电阻应变片测量的电阻值变化非常小，需要通过信号放大器来放大测量信号。

信号放大器可以将信号的幅值扩大数百倍，从而提高测量的精度和可靠性。

电阻应变片的灵敏度一般在设计时可以预先调整。

在现场应用时，可以通过灵敏度校准来进一步提高测量的准确度。

灵敏度校准需要在使用额定输入电压的情况下进行，将应变片拉伸到一定程度，然后根据变化的电阻值计算其灵敏度。

4. 电阻应变片的应用范围电阻应变片在土木工程试验中应用广泛，特别是在建筑结构实验中。

应变测量传感器可以被用来衡量结构体的变形、应变和应力，帮助工程师优化结构设计并确保其强度和稳定性。

另外，电阻应变片还可以用于桥梁试验、隧道监测和地基沉降测量等领域。

这些应用领域需要高度精确的应变测量，电阻应变片的高灵敏度和可靠性使其成为首选测量工具。

总之，电阻应变片是一种精确的应变测量传感器，广泛应用于土木工程试验中。

其工作原理基于电阻材料的应变响应，需要用信号放大器才能测量到信号。

电阻应变片可应用于建筑结构实验、桥梁试验、隧道监测等领域，提供精确测量结果。

电阻应变片的原理及应用

电阻应变片的原理及应用1. 电阻应变片的原理电阻应变片是一种常见的用于测量物体形变的传感器。

它利用了金属材料在受力后导电性能的变化，通过测量电阻的变化来间接测量物体的形变。

电阻应变片的原理基于金属材料的应变效应。

当金属受到外力作用时，其晶格结构会发生变化，从而使电阻发生变化。

这种应变效应被称为压阻效应。

电阻应变片通常采用金属箔片的形式，由特殊的合金材料制成。

当受到外力拉伸或压缩时，金属箔片会产生相应的应变，从而导致电阻值发生变化。

具体来说，电阻应变片通常由四个电阻元件组成，形成一个电桥电路。

两个电阻应变片被安装在测量物体上，分别受到压缩或拉伸的力。

另外两个电阻元件被用作参考电阻，保持恒定。

当物体受力时，电桥电路中的电阻发生变化，通过测量电桥的输出电压或电流变化，可以间接测量物体的形变。

2. 电阻应变片的应用电阻应变片的应用非常广泛，下面列举了几个常见的领域：•力学研究：电阻应变片常用于力学研究领域，用于测量材料的应力和应变。

通过将电阻应变片安装在试样上，可以实时监测试样在受力过程中的应变情况，从而分析材料的力学性质。

•工程结构监测：电阻应变片在工程结构监测中得到广泛应用。

例如，在桥梁、建筑物或机械设备中安装电阻应变片，可以实时监测结构的应变情况，及时发现结构的异常变形，提前采取相应的维修措施。

•汽车工业：在汽车工业中，电阻应变片被广泛应用于刹车系统、悬挂系统和发动机控制系统等。

通过测量车辆部件的应变情况，可以提高汽车的行驶安全性和性能。

•航空航天领域：电阻应变片在航空航天领域也有重要的应用。

例如，在飞机的机翼、机身和发动机上安装电阻应变片，可以实时监测结构的应变情况，确保飞机的结构安全可靠。

•医学领域：电阻应变片在医学领域也有一定的应用。

例如，在人工关节的研发和临床应用中，电阻应变片可以用于测量人工关节在运动过程中的应变，从而评估关节的性能和使用寿命。

以上只是电阻应变片应用的几个典型领域，实际上，在工业、科研和生活中都存在着很多其他的应用场景。

电阻应变片应变测量的原理

电阻应变片应变测量的原理电阻应变片是一种基于电阻变化的应变测量装置，应用于各种结构和材料的应变测量。

它的原理是基于材料电阻式的变化规律，在受力或受压时，电阻发生变化，由此实现应变的测量。

电阻应变片通常由导电材料制成，如金属或半导体材料。

其具有良好的导电性能，接有一定电压时会产生电流。

当外力加在电阻应变片上时，导电材料受到应变，导致电阻发生变化。

这种变化可以通过测量电阻的方式来获得电阻应变片的应变量。

电阻应变片的工作原理涉及到材料的电阻率和杨氏模量。

在工作时，电阻应变片的材料会发生线性应变，即应变与应力成正比。

由于应变片材料的金属导电特性，当其受到应力时，会导致电子在材料中移动，从而影响电阻。

具体来说，应变片受到横向拉伸应力时，它的横向尺寸会变小，纵向尺寸会变长。

这种应变会使电阻片金属网格的线宽和线间距发生变化，从而导致电阻的变化。

为了测量电阻的变化，通常会将电阻应变片作为一个电桥的一个分支。

电桥的另外三个分支由电阻器组成，形成一个平衡电桥。

在没有应变时，电桥平衡。

而当电阻应变片受到应变时，应变片的电阻发生变化，破坏了电桥的平衡状态。

根据电桥平衡的原理，可以测量出电阻的变化，进而计算出应变。

为了提高测量的精度，通常会采用恒流源或恒压源来驱动电桥。

这样可以保持电桥中的电流或电压不变，从而减小测量误差。

电阻应变片的测量原理在工程和科研领域有着广泛的应用。

例如，在结构工程中，电阻应变片可以用于测量建筑物和桥梁的变形，以评估其结构安全性。

在机械工程中，电阻应变片可以用于测量机械零件的变形和应力，以评估其承载能力。

此外，电阻应变片还可以用于测量材料的应力应变曲线和杨氏模量等材料力学性能参数的实验研究。

总之，电阻应变片通过测量电阻的变化来实现应变的测量。

其工作原理是基于材料导电特性和应变引起电阻的变化。

电阻应变片的应用范围广泛，适用于各种结构和材料的应变测量。

2 电阻应变片

2.2 电阻应变片的工作特性
一、应变片的灵敏系数K：应变片最重要的参数之一
1. 物理特性：应变片的应变效应程度。当ε一定，K↑ ⊿R↑
2. K＜K0：原因：1）应变片的横向效应的影响，与敏感栅的现状、尺寸有关
2）应变传递的不完全性
二、应变片的横向效应C
• 概念：由于敏感栅的横向部分在测试
2）半导体应变片：半导体应变片是利用半导体材料的压阻效应而制成的一种纯
电阻性元件
• 压阻效应：对一块半导体材料的某一
轴向施加一定的载荷而产生应力时，它的电阻率会发生变化，这种物理现象称为半导体的压阻效应
• 半导体应变片的类型：体型半导体应
变片、薄膜型半导体应变片、扩散型半导体应变片
概括：
• 覆盖层：既保持敏感栅和引线的形状和相对位置，
还可保护敏感栅不与外界金属物接触，以免引起短路和机械损伤
• 引线：从敏感栅引出电信号，并与测量电路连接。
常用直径约0.1～0.15mm的镀锡铜线或扁带形的其他金属材料制成。
• 粘结剂：将敏感栅固定于基底上，并将覆盖层与基
底粘贴在一起。
2.1.2 电阻应变片的种类及常用材料
• 电阻应变片具有金属的应变效应，即
在外力作用下产生机械形变，从而使电阻值随之发生相应的变化。电阻应变片主要有金属和半导体两类，金属应变片有金属丝式、箔式、薄膜式之分。半导体应变片具有灵敏度高（通常是丝式、箔式的几十倍）、横向效应小等优点。
• 典型的应变片——纸基金属丝式应变
片
3. 应变片的常用材料
组成电桥后，应变片与测试仪器之间所用导线应根据试验要求和使用环境加以选择。
• 测点较少而导线不超过10m的静态测量中，可

应变片测应变的基本原理

应变片测应变的基本原理静态电阻测应变实验是一个系统性工程，包括多方面因素的综合。

首先，理论基础是风向标。

只有理论正确才能头脑清晰地设计并实施实验，只有掌握正确的理论才能发现实际实验中出现的问题并能合理解释问题出现的原因和解决问题。

1. 应变片结构及原理应变片一般由下列部分组成：电阻丝栅、底基、粘结剂、引出线，如图1所示。

B ×L 为应变片的有效尺。

电阻丝栅材料一般用直径0.02-0.05毫米的镍铬丝或镍铜丝(也称康铜丝)，把它用绕丝机绕成栅状，然后再把电阻丝栅用粘结剂粘于上下两层薄纸之间，并在丝栅两端焊上引出线而制成丝绕式应变片。

图1 应变片结构原理:由《物理学》知道，单根电阻丝的电阻R 与其长度L 、载面积A 及电阻率p 有下列关系：A L R ρ=当电阻丝变形时（伸长或缩短），L 、A 、P 分别有△L 、△A 、△P 的变化，经过数学运算，可以得到:AA -L L R R ∆∆+∆=∆ρρ而ε=∆L L 为电阻丝的应变，设r 为电阻丝的半径，△r 为半径的增量，则 ()μεμ222r A A 222-=∆-=∆=∏∏-∆+∏=∆L L r r r r rμ为电阻丝材料的横向变形系数。

于是：()()ερρερρε∆++=∆=∆++=∆μμ21R RK 21R R s Ks 称为电阻丝的灵敏系数。

若Ks 值为一常数，则通过对△R/R 的侧量，即可测出ε，这样就把应变转换成电阻的变化进行测量了。

2. 测电阻的惠斯通电桥原理图2惠斯通电桥图2为惠斯通电桥，U 为供桥电压。

U 0为输出电压。

R1、R2、R3、R4为桥臂电阻，一般情况下，四臂电阻相等，均为R 。

当R1有变化量△R 时，求U 0。

因为U 0即B 、D 间的电位差U DB ，它同A 、B 间的电压降UAB 以及A 、D 间的电压降U AD 有如下关系：U R R R U U R R R U U R R R R U R R R R R U U U AD AB ADAB DB •∆+∆=⇒=•+=•∆+∆+=•+∆+∆+=-==24U 212U U 04332110当△R<<R 时分母中的△R 项可忽略，则即得出应变仪电桥输出的基本关系式。

电阻应变片的结构及工作原理

电阻应变片的结构及工作原理电阻应变片的结构如图4-1-3所示，其中，敏感栅是应变片中把应变量转换成电阻变化量的敏感部分，它是用金属丝或半导体材料制成的单丝或栅状体。

引线是从敏感栅引出电信号的丝状或带状导线。

(1)粘结剂：是具有一定电绝缘性能的粘结材料，用它将敏感栅固定在基底上。

(2)覆盖层：用来保护敏感栅而覆盖在上面的绝缘层。

(3)基底：用以保护敏感栅，并固定引线的几何形状和相对位置。

电阻应变片能将力学量转变为电学量是利用了金属导线的应变——电阻效应。

我们知道，金属导线的电阻R 与其长度L 成正比，与其截面积A 成反比，即 A L R ρ= (4-1-3) 式中ρ是导线的电阻率。

如果导线沿其轴线方向受力产生形变，则其电阻值也随之发生变化，这一物理现象被称为金属导线的应变——电阻效应。

为了说明产生这一效应的原因，可将式（4-1-3）取对数后进行微分得ρρd A dA L dL R dR +-= (4-1-4) 式中，L dL 为金属导线长度的相对变化，用轴向应变来表示，即L dL =ε；AdA 是截面1 2 3 4 5 图4-1-3 电阻应变片 1-敏感栅；2-引线；3-粘结剂；积的相对变化。

2r A π=（r 为金属导线的半径），，r dr A dA 2= r dr 是金属导线半径的相对变化，即径向应变r 。

导线轴向伸长的同时径向缩小，所以轴向应变与径向应变r 有下列关系：μεε-=r (4-1-5)为金属材料的泊松比。

根据实验，金属材料电阻率相对变化与其体积的相对变化之间的关系为VdV C d =ρρ，C 为金属材料的一个常数，如铜丝C =1 。

由L A V ⋅= 我们可导出V dV 与、r 之间的关系。

εμεμεεε)21(22r -=+-=+=+=LdL A dA V dV 由此得出εμρρ)21(-==C V dV Cd 代入式（4-1-4）得 []εεμμμεεεμs )21()21(2)21(K C C RdR =-++=++-= (4-1-6) K s 称为金属丝灵敏系数，其物理意义是单位应变引起的电阻相对变化。

电阻应变片工作原理

电阻应变片工作原理
电阻应变片是一种常用于测量变形和应力的传感器。

它的工作原理基于电阻的电阻值与其长度、厚度、材料的特性以及外加应变之间的关系。

电阻应变片通常由金属箔片制成，具有较高的电阻系数和较低的电阻温度系数。

当外界应变作用在电阻应变片上时，由于材料的弹性特性，电阻应变片的长度和厚度会发生微小的变化。

这种变化会导致电阻应变片的电阻值发生相应的变化。

电阻应变片的电阻值变化可以通过连接在电阻应变片上的测量电路来测量。

常用的测量电路包括电桥电路和恒流源电路。

其中，电桥电路是最常见的测量电路之一。

电桥电路中，电阻应变片与其他三个固定电阻组成一个电桥。

当电阻应变片受到应变时，会引起电桥电路中的电势差，进而通过测量电路输出相应的电信号。

根据电桥电路的输出信号可以推算出电阻应变片受到的应变值。

为了提高测量的准确性和灵敏度，电阻应变片通常会与保护层和导电胶片一起封装在一个保护壳体中，以避免外界环境对电阻应变片的影响。

总之，电阻应变片通过测量其电阻值的变化来检测物体的变形和应力。

它是一种简单有效的应变传感器，被广泛应用于工业生产、结构安全、航空航天等领域。

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

简述电阻应变片的测量原理

简述电阻应变片的测量原理
电阻应变片是一种能够感知物体变形的传感器，它的基本原理是利用材料本身的电阻特性，通过应变使其电阻值发生变化。

将金属丝粘贴在构件上，当构件受力变形时，金属丝的长度和横截面积也随着构件一起变化，进而发生电阻变化。

具体来说，将金属丝粘贴在被测构件表面后接入测量电路(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。

4-1电阻应变片构造及工作原理

R R

K0
为了求解一般平面应变状态下应变片的灵敏系数，首先求解敏
感栅的电阻变化率。
设在应变测量时，构件表面处于二向应变状态，且主应变 1 、 2
第二篇电阻应变测量技术
电阻应变测量技术简称为电测法。主要用于测量试件表面的线应变。
电阻应变片
主要内容
电阻应变仪静态应变测量
动态应变测量
电阻应变计
电阻应变计
电阻应变仪，电桥
电桥盒
电测法的特点：
1、优点：
（1）灵敏度与精确度高（最小读数为一个微应变 106 ）；
（2）实测；（3）易安装；（4）特殊环境（高温、高压、高频）；（5）自动化处理（由于输出的是电信号，容易实现自动化）。
将两枚应变片相互垂直地安装在单向应变场内，且应变片轴线与应变x平行或垂直。
x 0 y 0
设应变片丝栅每单位长度的电阻值为ζ。
第1片应变片：
R R

K0
栅长L有n条，初始电阻为 RL nL 。电阻改变量 RL nLK0 x。
设弯头部分是半径为r 的半圆弧，
有n-1个弯头，初始电阻为 Rr n 1 r 。
（3） x 值的测定：沿梁轴线方向安装一个三点挠度计，当梁受力变形后，挠度计上千分表的读数f 与梁的轴向应变 x 有如下关系： fh x l2
由变形的对称性可看出，跨度中点截面的转角为零，挠曲线在跨度中
点处的切线是水平的，所以梁可看作长为 l ，自由端受集中力偶的悬
臂梁，由材料力学可知：
d

dL

2
dL

dL

1
2

RL DL

简要说明电阻应变片的工作原理。

电阻应变片是一种常见的应变测量装置，常用于测量物体的形变或应力变化。

其工作原理基于电阻的导电性质随形变或应变的变化而改变。

电阻应变片通常由金属材料制成，如铜、铂、钼等。

它们的结构类似于薄片，具有较高的导电性。

当电阻应变片受到应变或形变作用时，其尺寸和形状发生变化，导致电阻值产生相应的变化。

具体来说，电阻应变片会随着应变或形变的增加而拉伸或压缩，导致电阻值增加或减小。

电阻应变片的工作原理可归结为两种效应：伸长效应和座向效应。

伸长效应是指电阻应变片在受到拉伸应变时，其长度增加导致电阻值增加。

座向效应是指电阻应变片在受到压缩或拉伸应变时，其横截面积的变化导致电阻值增加或减小。

为了测量电阻应变片的变化，通常会将其组装成电桥电路。

该电路中包含一个恒定电流源和一个测量电阻的电桥。

当电阻应变片受到应变时，电桥中电阻的变化会导致电流的变化，从而可以通过测量电流来估计应变或形变的大小。

总而言之，电阻应变片的工作原理基于材料的导电性质随应变或形变的变化而改变，通过测量电阻的变化来间接测量应变或形变的大小。

电阻丝应变片的结构

电阻丝应变片的结构电阻丝应变片，也称为电阻应变片，是一种用于测量应变的电子元件。

其核心部分是一根或一组敏感的电阻丝，当这些电阻丝受到外力作用时，其电阻值会发生变化。

通过测量这种电阻的变化，可以推导出所受的外力或应变。

这种元件广泛应用于各种测量和控制系统，如压力传感器、加速度计和称重系统等。

一、电阻丝应变片的构造电阻丝应变片主要由基底、敏感栅、引线和保护层组成。

1. 基底：基底是应变片的基础，它支撑和固定敏感栅和引线。

基底通常由绝缘材料制成，如玻璃纤维增强环氧树脂或聚酰亚胺。

2. 敏感栅：敏感栅是应变片的核心部分，通常由金属合金（如镍铬或铜镍合金）制成。

这些合金具有较高的电阻系数和良好的温度稳定性。

敏感栅的形状和尺寸对测量的灵敏度和精度有很大的影响。

3. 引线：引线用于将敏感栅连接到测量仪器上。

它们通常由镀银铜线或不锈钢线制成，具有足够的强度和良好的导电性。

4. 保护层：保护层覆盖在敏感栅和引线上，以保护它们不受机械损伤、化学腐蚀和环境的影响。

保护层通常由环氧树脂、硅橡胶或陶瓷等材料制成。

二、工作原理当电阻丝受到外力作用时，其长度和横截面积会发生变化，从而导致电阻值的变化。

根据应变效应，电阻值的变化与应变成正比，可以表示为：ΔR/R = kε，其中ΔR是电阻的变化量，R是原始电阻值，k是应变常数，ε是应变。

通过测量电阻的变化量，可以推导出应变的值。

三、应用由于其高灵敏度和稳定性，电阻丝应变片广泛应用于各种工程领域，如航空航天、汽车、土木工程和生物医学等。

在航空航天领域，它们被用于测量飞机的气动载荷和发动机推力；在汽车工业中，它们被用于测量发动机性能和车辆动态稳定性；在土木工程中，它们被用于监测结构健康状况和地震工程；在生物医学领域，它们被用于监测生理参数和医疗器械的性能。

电阻应变片的结构及工作原理

R L K K x R L
或
R R x R K RK
(4-1-1)
式中 K 为应变片的灵敏系数（此值由应变片厂家给出）；R 是未加力时应变片阻值的初始值；R 是加力变形后应变片的电阻变化。所以只要测出应变片阻值的相对变化，便可得出被测试件的应变。本实验用平衡电桥测量应变片电阻的相对变化。实验装置及测量线路如图 4-1-1 和图 4-1-2 所示，将被测试件一端夹持在稳固的基座上，其主体悬空，构成一悬臂梁。在悬臂梁固定端 A 处贴一应变片，在悬臂梁变形端 B 处贴一同型号同规格的应变片，在 C 端挂一砝码托盘以备加载。将 A 处的应变片作为温度补偿片 R1，B 处的应变片 Rx 作为传感元件测量应变，用电阻箱 R2、 Ra 和微调电阻箱 Rb 以及 R1、 Rx 组成一电桥，作为微小形变测量电路。当 C 处加载时，悬臂梁将向下弯曲，B 处产生变形，贴在 B 处的应变片亦发生变形，其电阻值发生变化，此电阻值的变化可通过电桥测量出来，从而可测定悬臂梁 B 处的形变。
由此得出
d dV C C (1 2 ) V
代入式（4-1-4）得
dR C (1 2 ) 2 (1 2 ) C (1 2 ) K s R
(4-1-6)
Ks 称为金属丝灵敏系数，其物理意义是单位应变引起的电阻相对变化。由式（4-1-6）可见 Ks 由两部分组成，前一部分由金属丝的几何尺寸变化引起，一般金属的在 0.3 左右，因此 (1 2 ) 1.6 ，后一部分为电阻率随应变而引起变化的部分，它除与金属丝几何尺寸有关外还与金属本身的特性有关。Ks 对于一种金属材料在一定应变范围内是一常数，于是得出
R1
A C

电阻应变片的工作原理

电阻应变片的工作原理首先，我们需要了解电阻应变片的结构。

电阻应变片通常由一块薄膜材料制成，其表面覆盖有一层导电材料。

当受到外力作用时，电阻应变片会产生形变，导致其表面的导电材料产生应变，从而改变了材料的电阻值。

其次，电阻应变片的工作原理可以通过应变-电阻效应来解释。

应变-电阻效应是指材料在受到应变作用时，其电阻值会发生变化的现象。

这一效应是由于材料的晶格结构发生畸变，导致电子在材料中的传输受到影响，从而改变了材料的电阻值。

在电阻应变片中，当受到外力作用时，材料会产生应变，导致其电阻值发生变化。

这种变化可以通过电路进行测量，从而得到物体受力的大小。

因此，电阻应变片可以实现对物体受力的测量，广泛应用于称重传感器、应力传感器等领域。

除了应变-电阻效应外，电阻应变片的工作原理还涉及到电桥测量原理。

电桥是一种常用的测量电路，通过电桥可以实现对电阻值的精确测量。

在电阻应变片中，通常会采用电桥测量电路来测量其电阻值的变化，从而得到物体的应变情况。

总的来说，电阻应变片的工作原理是基于应变-电阻效应和电桥测量原理的。

通过这些原理，电阻应变片能够实现对物体应变的精确测量，为工程应用提供了重要的技术支持。

在实际应用中，我们需要注意电阻应变片的安装和使用方法，以确保其能够准确地反映物体的应变情况。

此外，还需要考虑电阻应变片的温度补偿和线性度校准等技术问题，以提高其测量精度和稳定性。

综上所述，电阻应变片是一种重要的传感器元件，其工作原理基于应变-电阻效应和电桥测量原理。

通过对电阻应变片工作原理的深入了解，我们能够更好地应用它们于工程实践中，实现对物体应变的准确测量。

请简述应变片的原理及应用

应变片的原理及应用1. 应变片的原理应变片（Strain Gauge）是一种电阻型传感器，主要用于测量物体的应变。

应变片通过被称为应变的物理量来检测应变，应变是指物体在受到力或外力作用下发生的长度变化。

应变片的原理建立在所谓的电阻应变效应上。

电阻应变效应是指当应变片受到应变时，其内部电阻发生变化。

这是因为应变片通常由金属箔片制成，当应变作用在金属表面时，金属的形状会发生改变，从而改变了金属箔片的长度和面积，进而改变了它的电阻。

应变片通常包含一个金属箔片电阻，通过粘贴或焊接到需要测量应变的物体上。

当应变作用在物体上时，应变片内部的电阻发生变化。

这个变化可以通过通过变化的电阻值来测量。

2. 应变片的应用应变片被广泛应用于工程和科学领域，用于测量材料的应变和压力、负荷等力学量。

以下是一些常见的应变片应用：2.1 压力传感器应变片被用作压力传感器的核心组件。

应变片可以将物体受到的压力转换成电信号。

通过测量应变片的电阻变化，可以得到物体受到的压力大小。

这种技术在工业领域、汽车工程和航空航天等领域中被广泛应用。

2.2 应力分析应变片可以用于应力分析，即测量物体受到的内部力的大小和分布情况。

通过将应变片粘贴或焊接到需要测量的物体表面上，可以测量物体在受力条件下的应变情况。

结合物体的几何形状，可以计算出物体受力的大小和方向。

2.3 称重传感器应变片被广泛应用于称重传感器领域。

通过将应变片安装在称重装置上，可以测量出物体的重量。

当物体放在称重装置上时，应变片受到物体重力的作用，从而发生应变。

通过测量应变片的电阻变化，可以得到物体的重量值。

2.4 疲劳测试应变片在材料和结构疲劳测试中也发挥着重要的作用。

通过测量应变片在材料或结构受到循环载荷作用下的变化，可以分析材料或结构的疲劳性能。

2.5 雷达、声纳应变片可用于雷达和声纳系统中，用于测量天线或声纳振动的应变变化。

通过测量应变片的电阻变化，可以得到天线或声纳振动的变化情况，从而实现对目标的检测和追踪。

电阻应变片的工作原理和信号调理电路

电阻应变片的工作原理和信号调理电路电阻应变片是电阻应变式传感器的核心元件，它是一种将应变变化转换成电阻变化的变换元件。

将应变片粘贴在被测构件表面上，接入测量电路，随着构件的受力变形，应变片敏感栅也相应变形，从而使其电阻发生变化。

电阻变化与构件表面应变成比例，应用适当的测量电路和仪表就能测得构件的应变或应力。

应变片不仅能测量应变，而且对其它物理量，如力、扭矩、压强、位移、温度和加速度等，只要能设法变为应变的相应变化，都可以利用应变片进行测量，所以在测试中得到非常广泛的应用。

1．应变片的结构电阻应变片品种繁多，形式多样，但基本结构大体相同，都是由敏感栅、基底、盖层、粘合剂和引线等部分构成。

常见的有丝式和箔式电阻应变片。

其中，金属丝式电阻应变片敏感栅的栅丝直径一般为0.015-0.05mm，敏感栅的纵向轴线称为应变片轴线，根据不同用途，栅长可为0.2-200mm。

基底和盖层用以保持敏感栅及引线的几何形状和相对位置，并将被测件上的应变迅速准确地传递到敏感栅上，因此基底做得很薄，一般为0.02-0.4mm，用于测量应变时，将其牢固地粘贴在构件的测点上，构件受力后由于测点发生应变，盖层起保护敏感栅的作用。

基底和盖层用专门的薄纸制成，称为纸基；用各种粘合剂和有机树脂膜制成，称为胶基。

金属箔式应变片与金属丝式应变片相比，有如下优点：用光刻技术能制成各种复杂形状的敏感栅（如图2所示）；横向效应小；散热性好，允许通过的电流较大，可提高相匹配的电桥电压，从而提高输出灵敏度；疲劳寿命长，蠕变小；生产效率高。

但制造箔式应变片的电阻值的分散性要比丝式的大。

2．应变片的应变特性使用时，是将箔式电阻应变片贴在被测定物上，使其随着被测定物的应变一起伸缩，这样里面的金属箔材就随着应变伸长或缩短。

很多金属在机械性地伸长或缩短时其电阻会随之变化。

由物理学可知，电阻丝的电阻R 与其电阻率ρ、长度l 及截面积S 存在如下关系：Sl R ρ= （1）当电阻丝受到受到拉力作用时长度伸长l ∆，横截面积收缩S ∆，电阻率也将变化为ρ∆，此时电阻值产生变化R ∆。