电阻应变式传感器.

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电阻应变式传感器.

电阻应变式传感器应变式传感器是基于测量物体受力变形所产生应变的一种传感器，最常用的传感元件为电阻应变片。

应用范围：可测量位移、加速度、力、力矩、压力等各种参数。

应变式传感器特点①精度高，测量范围广；②使用寿命长，性能稳定可靠；③结构简单，体积小，重量轻；④频率响应较好，既可用于静态测量又可用于动态测量；⑤价格低廉，品种多样，便于选择和大量使用。

1、应变式传感器的工作原理(1) 金属的电阻应变效应金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着它所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化的现象，称为金属的电阻应变效应。

公式推导：若金属丝的长度为L，截面积为S，电阻率为ρ，其未受力时的电阻为R，则:(9.1)如果金属丝沿轴向方向受拉力而变形，其长度L变化dL，截面积S 变化dS，电阻率ρ变化，因而引起电阻R变化dR。

将式(9.1)微分，整理可得:(9.2)对于圆形截面有：(9.3)为金属丝轴向相对伸长，即轴向应变；而则为电阻丝径向相对伸长，即径向应变，两者之比即为金属丝材料的泊松系数μ，负号表示符号相反，有:(9.9)将式(9.9)代入(9.3)得:(9.5)将式(9.5)代入(9.2)，并整理得：(9.6)(9.7)或K0称为金属丝的灵敏系数，其物理意义是单位应变所引起的电阻相对变化。

K0称为金属丝的灵敏系数，其物理意义是单位应变所引起的电阻相对变化。

公式简化过程：由式可以明显看出，金属材料的灵敏系数受两个因素影响：一个是受力后材料的几何尺寸变化所引起的，即项；另一个是受力后材料的电阻率变化所引起的，即项。

对于金属材料项比项小得多。

大量实验表明，在电阻丝拉伸比例极限范围内，电阻的相对变化与其所受的轴向应变是成正比的，即K0为常数，于是可以写成：(9.8) Array通常金属电阻丝的K0=1.7～4.6。

通常金属电阻丝的K0=1.7～4.6。

(2) 应变片的基本结构及测量原理距用面积。

应变片的规格一般以使用面积和电阻值表示，如2为的电阻丝制成的。

电阻应变式传感器

当温度变化∆t时，电阻丝电阻的变化值为：
∆Rα=Rt-R0=R0α0∆t
2) 试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响当试件与电阻丝材料的线膨胀系数相同时，不论环境温度如何变化，电阻丝的变形仍阻丝材料的线膨胀系数不同时，由于环境温度的变化，电阻丝会产生附加变形，从而产生附加电阻变化。设电阻丝和试件在温度为0℃时的长度均为l0, 它们的线膨胀系数分别为βs和βg，若两者不粘贴，则它们的长度分别为
当电桥平衡时, Uo=0, 则有或 R1R4 = R2R3
R1 R3 = R2 R4
电桥平衡条件：相邻两臂电桥平衡条件电阻的比值应相等, 或相对两臂电阻的乘积相等。
电桥接入的是电阻应变片时，即为应变桥。当一个桥臂、两个桥臂乃至四个桥臂接入应变片时，相应的电桥为单臂桥、半桥和全臂桥。 2．不平衡直流电桥的工作原理及电压灵敏度
R1 Z1 = R1 + jwR1C1
R2 Z2 = R2 + jwR2C2
Z 3 = R3
输出电压
⋅ ⋅
Z 4 = R4
U ( Z1Z 4 − Z 2 Z 3 ) U0 = ( Z1 + Z 2 )( Z 3 + Z 4 )
要满足电桥平衡条件, 即U0=0, 则有 Z1 Z4 = Z2 Z3

或
∆R ∆ρ = (1 + 2 µ )ε + R ρ
∆ρ ∆R R = (1 + 2 µ ) + ρ
ε
ε
通常把单位应变能引起的电阻值变化称为金属电阻丝的灵敏度系数。其物理意义是单位应变所引起的电阻相对变化量, 其表达式为 ∆ρ ρ K 0 = 1 + 2µ + ε ∆R = k 0ε 因此 R 灵敏度系数受两个因素影响: ①受力后材料几何尺寸的变化, 即（1+2µ）; ②受力后材料的电阻率发生的变化, 即∆ρ/

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，也被称为应变计，是一种常用的力、压力、应变等物理量测量的传感器。

其工作原理基于电阻在物体受力或受压变形过程中产生的应变效应，通过测量电阻值的变化来获得被测物理量的大小。

电阻应变式传感器的核心是电阻应变片。

电阻应变片是一种金属或半导体材料制成的薄片，具有良好的弹性和导电性能。

当被监测的物体受到外界力或压力作用时，电阻应变片发生形变，导致其长度、宽度和厚度的变化，从而引起导体横截面内电阻的变化。

根据应变片的布置方式，电阻应变式传感器可以分为单元式和桥式两种类型。

单元式电阻应变式传感器由一个单独的应变片组成。

该传感器在应变片上通过导线连接一个外部电路，通过测量电阻值的变化来间接反映物体受力或受压的大小。

当外界力或压力作用于物体，应变片发生形变，其电阻值变化，从而引起电路中的电压或电流变化。

通过测量电压或电流的变化，可以计算出物体所受力或受压的大小。

桥式电阻应变式传感器采用四个相互连接的应变片来组成一个电阻应变式桥。

四个应变片分为两个对称组，每个组内的应变片两两布置在物体上。

通过选择不同的应变片材料和布置方式，可以使得一组应变片在被测物体拉伸变形时电阻值增加，另一组应变片在被测物体压缩变形时电阻值增加。

这样，当物体受到外界力或压力作用时，会引起电阻值的变化，从而导致电桥的不平衡。

利用电桥供电电压一定的特性，可以通过测量电桥的输出信号来计算被测物体的力或压力大小。

为了提高传感器的灵敏度和准确度，通常会对应变片进行补偿和校准。

补偿方法主要包括温度补偿和应变片的附加电路设计。

温度补偿可通过在应变片上安装温度传感器来实现，以消除温度变化对测量结果的影响。

应变片的附加电路设计可通过配备稳压电源和电桥调零电路来提高传感器的准确度。

电阻应变式传感器具有结构简单、响应速度快、可进行在线测量等优点。

它广泛应用于测力仪器、压力传感器、称重仪器、位移测量仪器等各个领域。

然而，电阻应变式传感器也存在不足之处，如对温度敏感、易受外界干扰等问题，需要在实际应用中进行合理的设计和使用，以确保测量结果的准确性和可靠性。

电阻应变式传感器

a) 丝式
b) 箔式
金属电阻应变片结构
1 2
3
12 3 体型半导体应变片
图3-1-5 电阻应变片的类型
3.1.1 应变片的工作原理
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应变电阻效应
（1）金属材料的应变电阻效应
dRRd(12u)
∵d CdV ∷dVdldA(12u)
V Vl A
金属丝材的
∴ d R R {1 (2)C (12)}K m
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3.1 电阻应变式传感器
3.1.1 应变片的工作原理 3.1.2 电阻应变传感器的测量电路 3.1.3 电阻应变传感器的温度误差及其补偿 3.1.4 电阻应变传感器的应用 3.1.5 电阻应变传感器实训
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3.1.1 应变片的工作原理
• 图3-1-4示出了电阻应变片的基本结构。
• 由材料力学知，经向收缩和r 轴向伸长的关系为：
•
r
drd，l称为泊松比
r
l
• 则 d R R d l(1 l2 ) d (1 2 ) d
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3.1.1 应变片的工作原理
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• 下面分导体和半导体两种情况对上式进行讨论： – 金属电阻应变片（按结构形式分） • 丝式 • 箔式 • 薄膜式 – 半导体应变片 • 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
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3.1.2 电阻应变传感器的测量电路
• 由于电阻应变片工作时其电阻变化很微小，例如，一
片 k、2初始电阻120Ω的应变片，受1333微应变（约2吨
重的力）时，其电阻变化仅0.36Ω。 • 测量电路的任务是把微弱的电阻变化转换成电压或电流的
变化，因此常用直流电桥和交流电桥作为测量电路。 • 目前应变片电桥大都采用交流电桥，但由于直流电桥比较

电阻应变式传感器

提出问题？
当Ui值确定后, n值取何值时使K最高？
解决办法：
当dK/dn=0 时，求K的最大值。
U0 n K Ui R1 ( 1 n )2 R1
dK 1 n 3 dn 1 n
Ui 求得n=1时, K为最大值 K 4 即：在电桥电压确定后, 当R1=R2=R3=R4时, 电桥电压灵敏度最高, 此时有
结论：
U i R1 U0 4 R
当电桥电压Ui和电阻相对变化量ΔR1/R1一定时, 电桥的输出电压及其灵敏度也是定值, 且与各桥臂电阻阻值大小无关。
d.存在的不足
R1
B R2
Io
A
R3 D R4
C RL
Uo
放大器
（1）考虑：
＋
Ui －
应变片R1工作时, 其电阻值变化很小，即：△R1很小电桥相应输出电压也很小，即：Uo很小
Ui －
K
分析可知：
U0 n Ui R1 (1 n)2 R1
—— 电桥电压灵敏度
① 电桥电压灵敏度K正比于电桥供电电压Ui Ui↑→ K↑ 但供电电压Ui的提高受到应变片允许功耗的限制，所以要作适当选择; ② 电桥电压灵敏度K=K(n) ，恰当地选择桥臂比n 的值，保证电桥具有较高的电压灵敏度。
特点：（1）测量量程大；
（2）防爆；
（3）可靠；（4）成本低。
钢丝
煤气包
原理直接将代表煤气包储量的高度变化转换为钢丝的电阻变化
玩具机器人（广州中鸣数码）
原理
直接将关节驱动电机的转动角度变化转换为电阻器阻值变化
电子称
原理将物品重量通过悬臂梁转化结构变形再通过应变片转化为电量输出。

应变式电阻传感器

2.横向效应
图2.11 金属电阻应变片的结构
当图2.12所示的丝式应变片粘贴在被测试件上时，由于其敏感栅是由n条长度为l1的直线段和（n-1）个半径为r的半圆组成，若该应变片承受轴向应力F而产生轴向应变εx时，则各直线段的电阻将增加，但在半圆弧段则受到从+εx到-μεx之间变化的应变，圆弧段电阻的变化将小于沿轴向安放的同样长度电阻
1.1 工作原理
电阻应变片的工作原理是基于应变效应，即导体在产
生机械形变时，它的电阻值会发生相应的变化。如图2.10所示，一根圆形金属电阻丝，在其未受力时，原始电阻值为
R L
S
式中，ρ——电阻丝的电阻率； L——电阻丝的长度； S——电阻丝的横截面积。
（2-25）
ΔL
L
F Δr
r
图 2.10 金属电阻丝应变效应
B
R2
R1
A R4
C RL
U0
R3 D
E
图 2.14 直流电桥
（2）电压灵敏度当R1为电阻应变片，R2、R3、R4为固定电阻时就构成单臂电桥。
应变片工作时，其电阻值变化很小，电桥输出电压也很小，一般需要加入放大器放大，由于放大器的输入阻抗比桥路输出阻抗高很多，所以此时仍视电桥为开路情况；当产生应变时，若应变片电阻变化为△R，其他桥臂固定不变，电桥输出电压U0≠0，此时电桥不平衡输出电压为
（1）直流电桥平衡条件
电桥如图2.14所示，E为电源，R1、R2、R3及R4为桥臂
电阻，RL为负载电阻。
当RL→∞时，电桥输出电压为
U0
E( R1 R1 R2
R3 R3 R4
)
(2-48)
当电桥平衡时，U0=0，则有

电阻应变式传感器介绍

最低固化条件室温10小时或
60℃2小时室温1小时室温24小时室温2.5小时 200℃2小时 150℃3小时 150℃1小时 190℃3小时 200℃3小时 280℃2小时 400℃1小时 400℃3小时
固化压力 /104Pa 0.5~1
粘合时指压
0.3~0.5 粘合时指压粘合时指压
2 1~2 — — 1~3
基底材料有纸基和胶基。胶基由环氧树脂、酚醛树脂和聚酰亚胺等制成胶膜, 厚度约0.03～0.05mm
3.黏合剂材料
用于将敏感栅固定于基底上，并将盖片与基底粘贴在一起。使用金属应变片时，也需用粘结剂将应变片基底粘贴在构件表面某个方向和位置上。以便将构件受力后的表面应变传递给应变计的基底和敏感栅。
2.3应变片的主要参数
1.应变片电阻值（R0）电阻应变片的电阻值为60Ω、120Ω、350Ω，500Ω和1000Ω 等多种规格，以120Ω最为常用。应变片的电阻值越大，允许的工作电压就大，传感器的输出电压也大，相应地应变片的尺寸也要增大，在条件许可的情况下，应尽量选用高阻值应变片。
2.绝缘电阻(敏感栅与基底间电阻值: 要求>1010欧姆；
在金属丝的弹性范围内，灵敏系数KS 为常数，即 :
R R
Ks
线性关系
通常很小, 常用10-6表示之。例如, 当为0.000001时, 在工程中常表示为1 10-6或 m/m。在应变测量中, 也常将之称为微应变
(με)。对金属材料而言, 当它受力之后所产生的轴向应变最好不要大于1 10-3, 即1000 m/m, 否则有可能超过材料的极限强度而导致断裂。
合剂
化环已酮、萘酸钴干料
环氧树脂、聚硫酚铜胺、固化剂
环氧树脂类酚醛环氧、无机填料、

电阻式应变传感器

电阻式应变传感器是以电阻应变计为转换元件的传感器，其精确测量工作的原理是应变式原理。

这种应变计可以将变形能量转换为电阻值的变化，从而可以测量力、压力、扭矩、位移、加速度和温度等多种物理量。

弹性敏感元件、电阻应变计、补偿电阻和外壳组成的电阻应变式传感器，可以根据具体测量要求，设计成多种结构的形式。

还有这样的事实存在，弹性敏感元件如果受到所测量的力会产生变形，并使附着其上的电阻应变计一起变形。

目前，在测量行业内，常用的电阻应变式传感器有应变式测力传感器、应变式压力传感器、应变式扭矩传感器、应变式位移传感器、应变式加速度传感器和测温应变计等。

电阻应变式传感器的优点是精
度高，测量范围广寿命长,结构简单，频响特性好，能在恶劣条件下工作，易于实现小型化、整体化和品种多样化等。

电阻式应变传感器常见的特点有以下几点：
①精度高，测量范围广；
②使用寿命长，性能稳定可靠；
③结构简单，体积小，重量轻；
④频率响应较好，既可用于静态测量又可用于动态测量；
⑤价格低廉，品种多样，便于选择和大量使用。

蚌埠高灵传感系统工程有限公司在自主创新的基础上开发生产出力敏系列各类传感器上百个品种，各种应用仪器仪表和系统，以及各种起重机械超载保护装置，可以广泛应用于油田、化工、汽车、起重机械、建设、建材、机械加工、热电、军工、交通等领域。

公司除大规模生产各种规格的高精度、高稳定性、高可靠性常规产品外,还
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电阻应变式传感器

电阻应变式传感器
三、电阻应变片的测量电路及温度补偿
（一）测量电路
应变片把机械应变转化为有对应关系的电阻变化后，需要将电阻的变化转换为电压或电流的变化。由于应变量非常小，通常采用测量电桥，将微小的电阻变化转化为电压或电流的变化。根据电源的不同，可将电桥分为直流电桥和交流电桥。电桥的一般形式如图1-7所示。
R
（1-5）
电阻应变式传感器
k0
1 2
/
，其中k0为电阻丝的灵敏系数，即单位应变所引
起的电阻的相对变化。通常把单位应变能引起的电阻值变化称为电阻丝
的灵敏系数，其物理意义是单位应变所引起的电阻相对变化量。
k0
1
2
/
可知，电阻丝的灵敏系数受两个因素的影响：
一个是应变片受力后材料几何尺寸的变化，即1+2μ，对某种材料来说
，它是一个常数；另一个是 / ，它是由电阻丝电阻率的改变而引
起的。
/
（1）对于金属材料，是常数，并且比1+2μ小很多，往往可
以忽略不计，故 k0 1 2 。
电阻应变式传感器
（2）对于半导体材料，(dρ/ρ)/ε 的值比1+2μ大得多，电阻丝
的灵敏系数主要由电阻率相对变化所决定。（3）大量实验也表明，在金属电阻丝拉伸比例极限内，电阻
相对变化与轴向应变成正比。通常，金属丝的灵敏系数k0为2左右，不超过4~5，半导体应变片的灵敏系数为100~200。
半导体应变片的灵敏系数比金属电阻丝式应变片高几十倍，但半导体材料的温度系数大，应变时非线性比较严重，使它的应用范围受到一定的限制。
电阻应变式传感器
二、电阻应变片的结构和特性 1. 应变片的分类与结构

电阻应变式传感器

第二章参量传感器
第一节电阻应变式传感器
被测量⇒应变() ⇒电阻变化(R)
1.1 金属电阻应变式传感器
金属电阻应变式传感器是一种利用金属电阻应变片将应变转换成电阻变化的传感器。
1.1.1金属电阻应变片
1.1.1.1 工作原理
1.电阻-应变效应当金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值将相应地发生变化，这种现象称为金属导体的电阻-应变效应。金属导体的电阻-应变效应用灵敏系数K描述 R R R R K （2-1） l l 式中 =l/l—轴向应变。
0 cos2x2 / cos2x1 / 2l 0
(2-13)
应变波幅值测量的相对误差
p 0 sin l 0 / 1 0 l 0
(2-பைடு நூலகம்4)
当n=/l0 =10～20时，=1.6%～0.4% δ<2%时，应变片的响应频率
1.1 金属电阻应变式传感器
9．动态特性
应变测试中，应变片的指示应变是敏感栅覆盖面积下的
轴向平均应变。静态测试时，应变片能正确反映它所处受力试件内各点的应变；动态测试时，应变是以应变波的形式沿应变片的敏感栅的长度方向传播，因而应变片反映的平均应变与瞬时应变有一定差异，产生动态误差。
图2-6 应变片的机械滞后
1.1 金属电阻应变式传感器
7．应变极限
对于已粘贴好的应变片，其应变极限是指在一定温度下，指示应变m 与受力试件的真实应变i的相对误差达到规定值（一般为10%）时的真实应变j ，如图2-7所示
图2-7 应变极限
1.1 金属电阻应变式传感器
8．零漂和蠕变
粘贴在试件上的应变片，温度保持恒定，在试件不受力（即无机械应变）的情况下，其电阻值（即指定应变）随时间变化的特性称为应变片的零漂；如果应变片承受恒定机械应变（1000内）长时间作用，其指示应变随时间变化的特性称为应变片的蠕变。

第一章电阻式应变式传感器

上午2时13分
38
全桥差动
③ 全桥差动
R1、R4 受拉应变 R2、R3 受压应变
R1+ΔR1
为提高电桥电压灵敏度 n=1 R4-ΔR4
R1-ΔR1 + U0
R4+ΔR4-
R2 R4 1 R1 R3
E 图1.16 全桥差动电路
上午2时13分
39
全桥差动
结论：
Uo
E
R1 R1
KU E
✓Uo与ΔR1/R1成线性关系，无非线性误差， ✓而且电桥电压灵敏度KU=E，是单臂工作时的四倍。 ✓同时还具有温度补偿作用。
上午2时13分
18
温度误差四、电阻应变式传感器的温度误差及补偿
1、温度误差及产生原因
由于温度变化引起的应变输出
（1）敏感栅电阻值（T）
Rt=R0(1+αΔt)
Rt R0 R0t Rt R0t
附加应变
t
Rt / R0 K
R0t / R0
K
t
K
特点
T ；； t
上午2时13分
19
温度误差
电桥
桥臂关系
半等臂电桥
电源端对称 Z1 Z 4, Z 2 Z 3 输出端对称 Z1 Z 2, Z 3 Z 4
全等臂电桥 Z1 Z 2 Z 3 Z 4
负载电压输出桥：RL , I 0
功率输出桥：U、I
上午2时13分
28
平衡电桥
（一）
R1
R2
1 平衡电桥
RL U0
当RL→∞时，电桥输出电压为：
y x
上午2时13分
泊松比
6
一、工作原理
电阻丝的灵敏系数Ks：单位应变所引起的电阻相对变

电阻应变片式传感器

金属电阻应变片构成材料
• 覆盖层
– 作用：保护敏感栅免受机械损伤和空气污染 – 要求：具有良好的机械特性。 – 材料：纸或有机高分子材料等
金属电阻应变片构成材料
• 引线
– 作用：连接敏感栅和测量电路 – 要求：灵敏系数大且稳定，电阻率高，电阻温度系数小，
具有良好的焊接性能和抗氧化性能。 – 材料：紫铜，表面镀锡或镀银，便于焊接。
电阻应变片式传感器
电阻应变式传感器
电阻应变式传感器。
电阻应变式传感器是目前测量力、力矩、压力、加速度、重量等参数应用最广泛的传感器。
电阻应变式传感器具有精度高、性能稳定、测量范围宽、可制成各种机械量传感器，并且结构简单、体积小、重量轻，可在超低温强震动强磁场等恶劣环境下工作等特点。
工作原理
•电阻应变片的工作原理是基于应变效应 •应变效应：即导体或半导体材料在外界力的作
用下产生机械变形时，其电阻值相应发生变化，
这种现象称为“应变效应”。
电阻应变式传感器的应用：测力
应变传感器在承重梁上
电阻应变式传感器结构构图及基本原理
电阻应变式传感器结构框图如图所示：
F
ε
弹性敏感元件
△R
电阻应变片
u或i
测量电桥
电阻应变式传感器是通过弹性敏感元件将外部的应力转换成应变ε，再根据电阻应变效应，由电阻应变片将应变转换成电阻值的微小变化，通过测量电桥转换成电压或电流的输出。
敏感元件一般为各种弹性体，传感元件就是电阻应变片，测量转换电路一般为桥路。只要将应变片粘贴于各种弹性体上，并将其接到测量转换电路，这样就构成了测量各种物理量的专用应变式传感器。它可以测量应变应力、弯矩、扭矩、加速度位移等物理量。

电阻应变式传感器的作用

电阻应变式传感器的作用稿子一嘿，朋友！今天咱们来聊聊电阻应变式传感器的作用。

你知道吗，这小小的电阻应变式传感器可有大能耐呢！它就像一个超级敏感的“情报员”。

比如说在工业生产中，它能时刻监测各种机器设备的受力情况。

要是哪台机器受力不对劲啦，它马上就能发出信号，告诉咱们得赶紧检查检查，是不是哪里出问题啦，可别让机器累坏了，避免出现大故障，影响生产进度。

在桥梁建筑领域，它也是功不可没哟！它能感知桥梁所承受的压力和拉力，就像给桥梁做了个细致的“体检”。

要是桥梁受力有异常，咱们就能提前采取措施加固，保障大家的出行安全。

还有在汽车制造里，它也发挥着重要作用呢！能监测汽车零部件的受力变化，让汽车的性能更可靠，咱们开车的时候也能更放心。

在航空航天领域，电阻应变式传感器更是厉害啦！它能帮助我们了解飞行器结构在飞行中的受力状况，确保飞行的安全和稳定。

总之呀，电阻应变式传感器虽然个头小，但是作用可大着呢，在好多领域都默默地贡献着自己的力量！稿子二亲爱的小伙伴们，今天咱们一起来唠唠电阻应变式传感器的作用。

你想想，生活中好多东西都需要知道受力的情况，这时候电阻应变式传感器就派上用场啦！比如说，在一些大型的起重设备上，它就像一个贴心的“小卫士”。

时刻留意着起重时的受力变化，要是超过了安全范围，它就会“喊”出来，提醒大家注意，可别超重啦，不然会出危险的。

在体育领域也有它的身影哦！像运动员训练时用的一些器材，它能精准测量受力，帮助教练更好地了解运动员的训练情况，制定更合适的训练计划。

还有哦，在地质监测方面，它也是个“小能手”。

能感知到地面的微小变形和应力变化，提前发现可能的地质灾害，给大家提个醒。

在医疗设备中，它也在默默付出呢。

比如一些康复器械，通过它来监测患者的用力情况，让治疗更科学、更有效。

甚至在咱们家里的一些智能设备中，可能也藏着它哟。

比如智能体重秤，能准确测量体重，让咱们更好地管理自己的健康。

怎么样，是不是觉得电阻应变式传感器到处都在，发挥着各种各样重要的作用呀？。

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1. 介绍电阻应变式传感器是一种常见的力、压力、扭矩、重量等物理量测量装置。

它通过测量物体受力或变形引起的电阻变化来实现物理量的测量。

本文将详细介绍电阻应变式传感器的工作原理及其应用。

1.1 传感器分类传感器可以根据其工作原理和测量物理量进行分类。

根据工作原理，传感器可以分为电阻、电容、电感、霍尔等类型。

根据测量物理量，传感器可以分为力、压力、温度、光等类型。

1.2 电阻应变式传感器的概述电阻应变式传感器属于电阻型传感器的一种。

它利用电阻材料的应变效应，将外界的力、压力等物理量转换为电阻值的变化。

电阻应变式传感器具有结构简单、精度高、可靠性好的特点，在工业领域得到广泛应用。

2. 原理电阻应变式传感器的工作原理基于电阻材料的应变效应，即当电阻材料受到外界力或压力作用时，材料的几何形状和尺寸发生变化，从而引起电阻值的变化。

2.1 电阻应变效应电阻应变效应是指电阻材料在受到应变作用下，电阻值发生变化的现象。

根据应变的类型，电阻应变效应可以分为拉伸应变效应和压缩应变效应。

拉伸应变效应是指电阻材料受到拉伸力作用后，电阻值增加；压缩应变效应是指电阻材料受到压缩力作用后，电阻值减小。

2.2 应变片电阻应变式传感器通常采用由电阻材料制成的应变片作为敏感元件。

应变片的几何形状和尺寸可以根据测量需求进行设计。

当外界力或压力作用于应变片时，应变片发生应变，从而导致电阻值的变化。

2.3 桥式电路为了能够测量电阻值的变化，电阻应变式传感器通常采用桥式电路进行测量。

桥式电路由四个电阻组成，其中两个电阻为应变片，另外两个电阻为补偿电阻。

当应变片受到力或压力作用时，其电阻值发生变化，从而使桥路出现失衡，产生输出信号。

2.4 输出信号电阻应变式传感器的输出信号通常为电压信号。

输出信号的大小和方向取决于桥路失衡的程度和方向，可以通过增益电路和滤波电路进行信号处理和放大。

3. 应用电阻应变式传感器广泛应用于力学实验、工业自动化、航空航天等领域。

电阻应变传感器实验报告

一、实验目的1. 理解电阻应变式传感器的基本原理和结构。

2. 掌握电阻应变式传感器的测量方法及其在工程中的应用。

3. 通过实验验证电阻应变式传感器在不同应变条件下的响应特性。

二、实验原理电阻应变式传感器是利用电阻材料的应变效应，将机械变形转换为电阻变化的传感器。

其基本原理如下：当电阻丝受到拉伸或压缩时，其长度和截面积将发生变化，从而导致电阻值的变化。

这种电阻值的变化与应变值呈线性关系。

通过测量电阻值的变化，可以计算出应变值。

实验中使用的电阻应变式传感器主要由电阻应变片、引线、电桥电路和电阻应变仪组成。

三、实验器材1. 电阻应变式传感器2. 电桥电路3. 电阻应变仪4. 拉伸装置5. 载荷装置6. 电流表7. 电压表8. 电阻箱四、实验步骤1. 将电阻应变式传感器安装到拉伸装置上，确保传感器与拉伸装置的连接牢固。

2. 将电桥电路连接到电阻应变仪上，并调整电桥电路的平衡。

3. 通过拉伸装置对传感器施加不同等级的拉伸力，记录相应的应变值。

4. 使用电阻应变仪测量电阻值的变化，并计算应变值。

5. 重复步骤3和4，验证电阻应变式传感器在不同应变条件下的响应特性。

五、实验结果与分析1. 电阻应变式传感器在不同应变条件下的响应特性实验结果表明，电阻应变式传感器在不同应变条件下的响应特性良好，其电阻值的变化与应变值呈线性关系。

当拉伸力逐渐增大时，电阻值也随之增大，且变化趋势与应变值的变化趋势基本一致。

2. 电阻应变式传感器的灵敏度实验结果表明，电阻应变式传感器的灵敏度较高。

在相同的应变条件下，电阻应变式传感器的电阻值变化较大，说明其具有较高的灵敏度。

3. 电阻应变式传感器的线性度实验结果表明，电阻应变式传感器的线性度较好。

在一定的应变范围内，电阻应变式传感器的电阻值变化与应变值呈线性关系，说明其具有较高的线性度。

六、实验结论1. 电阻应变式传感器是一种有效的应变测量装置，具有灵敏度高、线性度好等优点。

2. 电阻应变式传感器在工程中具有广泛的应用前景，如结构健康监测、材料力学性能测试等。

2电阻应变式传感器

根部沿〈110〉和〈110〉晶向各扩散两个P型电阻，并接成电桥。当悬臂梁自由端的质量块受加速度作用时，悬臂梁受弯矩作用产生应力，其方向为梁的长度方向。从而使四个电阻中两个电阻的应力方向与电流一致，另两个

电阻的应力方向与电流垂直。
图2.24 压阻式加速度传感器原理结构

1-基座；2-扩散电阻；3-硅梁；4-质量块
1.测力传感器
应变计式传感器的最大用武之地还是称重和测力领域。这种测力传感器的结构由应变计、弹性元件和一些附件所组成。视弹性元件结构型式(如柱形、筒形、环形、梁式、轮幅式等)和受载性质(如拉、压、弯曲和剪切等)的不同，它们有许多种类。
2.压力传感器
压力传感器主要用来测量流体的压力。视其弹性体的结构形式有单一式和组合式之分。单一式是指应变计直接粘贴在受压弹性膜片或筒上。膜片式应变压力传感器的结构、应力分布及布片，与
第二章电阻应变计式传感器
第五节电阻应变计式传感器第六节压阻式传感器
一.原理和特点
综上所述，电阻应变计有两
方面的应用：一是作为敏感元件，直接用于被测试件的应变测量；另一是作为转换元件，通过弹性元件构成传感器，用以对任何能转变成弹性元件应变的其它物理量作简接测量。用作传感器
传感器灵敏度的温漂是由于压阻系数随温度变化而引起的。当温度升高压阻系数减小，传感器的灵敏度要减小；反之灵敏度增大，零位温度一般可用串联电阻的方法进行补偿，如图 2.25。
串联电阻Rs 主要起调节作用，并联电阻 Rp则主要起补偿作用。
图2.25温漂补偿电路
例：温度上升，R s的增量较大，则A点电位高于C点电位，VA－VC 就是零位漂移。再R2上并联一负温度系数的阻值较大的电阻R p，可约束的R s变化，而实现补偿，以消除此温度差。

电阻应变式传感器标准

电阻应变式传感器标准电阻应变式传感器是一种常用的传感器类型，广泛应用于力学实验、工程结构监测、机械设备维护等领域。

为了确保传感器的准确性和可靠性，有必要制定相关的标准来指导其设计、制造和使用。

本文将从电阻应变式传感器的原理、标准制定的意义、标准的内容和执行等方面进行论述。

一、电阻应变式传感器的原理电阻应变式传感器是利用金属材料在受到力的作用下发生形变，并改变电阻值的原理来实现对力的测量。

一般情况下，传感器由弹性元件和电阻应变片组成。

弹性元件通过受力而发生变形，产生应变，进而改变电阻应变片的形状和尺寸，从而改变电阻值。

利用电桥原理，通过测量电阻的变化，可以精确地得到受力的大小。

二、标准制定的意义1. 保证传感器的准确性和可靠性：标准能够明确传感器的设计和制造要求，确保传感器的准确性和可靠性。

只有传感器具备这些基本特性，才能在实际应用中提供准确的测量结果。

2. 促进产品质量提升：通过制定标准，可以推动传感器行业的整体发展和技术进步，提高产品质量和竞争力。

3. 促进国际贸易和合作：制定统一的标准，有利于促进国际贸易和合作，降低贸易壁垒，提高产品的国际竞争力。

三、标准的内容电阻应变式传感器标准的内容主要包括以下几个方面：1. 设计和制造要求：标准应明确传感器的外形尺寸、材料选择、加工工艺等方面的要求，保证传感器的结构强度和稳定性。

2. 精度和可靠性要求：标准应规定传感器的测量范围、灵敏度、线性度、温度稳定性等指标的要求，确保传感器的测量结果准确可靠。

3. 校准和检测方法：标准应详细描述传感器的校准和检测方法，确保传感器在使用前能够获得准确的校准系数，提高测量结果的准确性。

4. 安装和使用指南：标准应给出传感器的安装方法和使用指南，包括传感器放置位置、固定方式、连接线路等，确保传感器能够正常工作并且不受外界因素干扰。

5. 标识和包装要求：标准应规定传感器的标识内容和方式，以及适当的包装要求，方便用户正确识别和使用传感器。

电阻应变式传感器

电阻应变式传感器电阻应变传感器1简介转换非电气物理量，如位移、力、压力、加速度、扭矩等。

变成电阻值变化的传感器[1]它主要包括电阻应变传感器、电位计传感器(见位移传感器)和锰铜压阻传感器等。

由电阻传感器和相应的测量电路组成的力测量、压力测量、称重、位移测量、加速度和扭矩等测量仪器，是冶金、电力、交通、石化、商业、生物医学和国防等部门进行自动称重、过程检测和生产过程自动化不可缺少的工具之一。

2电阻应变传感器电阻传感器，采用电阻应变计作为转换元件电阻应变传感器由弹性传感元件、电阻应变片、补偿电阻和外壳组成，可根据具体测量要求设计成各种结构形式弹性传感元件被测得的力变形，附着在其上的电阻应变计一起变形。

电阻应变片将变形转化为电阻值的变化，从而测量力、压力、扭矩、位移、加速度、温度等各种物理量。

常用的电阻应变传感器包括应变力传感器、应变压力传感器、应变扭矩传感器(见扭矩传感器)、应变位移传感器(见位移传感器)、应变加速度传感器(见加速度计)和温度测量应变仪等。

电阻应变传感器具有精度高、测量范围宽、使用寿命长、结构简单、频响特性好、能在恶劣条件下工作、易于实现小型化、集成化和多样化等优点。

其缺点是非线性大，大应变时输出信号弱，但可以采取一定的补偿措施。

因此，它被广泛应用于自动测试和控制技术中。

3金属箔式电阻应变仪电阻丝在外力作用下发生机械变形时，电阻发生变化。

这就是电阻应变效应。

描述电阻应变效应的关系式如下:△R/R=Kε，其中△R/R为电阻丝的相对电阻变化，K为应变灵敏度系数，ε=△l/l为电阻丝的相对长度变化。

电阻箔应变片是通过光刻、刻蚀等工艺制成的应变敏感元件。

通过它，在电桥的作用下，被测部件的应力状态的变化和电阻电压比的变化被转换。

电桥的输出电压反映了相应的应力状态。

单臂电桥的输出电压UO2等于Ek ε/44电阻应变传感器的测量4.1实验原理(1) DC电桥从图1(a)的电桥电路可以看出，当电源电压为U时，其内阻为零，桥臂电阻为R1、R2、R3和r 4，负载电阻为R根据等效电压源定理负载电流与电桥各参数之间的关系可计算如下:1 =(R1R 4-R2 R3)/[R(R1+R2)(R3+R4)+R1R 2(R3+R4)+R3R 4(R1+R2)]；(9-1-10)当I=0时形成桥平衡，其条件是R1 R4=R2 R3或R1/R2 =R3/R4 (9-1-11)平衡条件可以表示为桥相对于两臂的电阻的乘积相等，或相邻两臂的电阻比相等。