电阻应变片应变测量的原理

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简述电阻应变片的测试原理

第三章习题1. 简述电阻应变片的测试原理2. 说明电阻应变片的组成和种类。

电阻应变片有哪些主要特性参数？3. 说明电阻应变式力学量传感器的基本原理？并简要指导其静态灵敏度系数4. 试简要说明电阻应变式传感器的温度误差产生的原因，并说明有哪几种其补偿方法。

5. 什么是正压电效应？什么是逆压电效应？压电效应有哪些种类？压电传感器的结构和应用特点是什么？能否用压电传感器测量静态压力？6. 试说明压电陶瓷的敏感机理。

7. 试说明石英晶体的压电机理.石英晶体X、Y、Z轴的名称是什么？有哪些特征？第三章习题答案1.电阻应变片的工作原理是基于金属的应变效应。

金属丝的电阻随着它所受的机械变形(拉伸或压缩)的大小而发生相应的变化的现象称为金属的电阻应变效应。

原因：因为金属丝的电阻与材料的电阻率及其几何尺才(长度J和截面积有关，而金属丝在承受机械变形的过程中，这三者都要发生变化，因而引起金属丝的电阻变化。

2. ①金属电阻应变片由四部分组成：敏感栅、基底、盖层、粘结剂、引线。

分类：（1）、丝式应变片1．回线式应变片2．短接式应变片（2）、箔式应变片（3）薄膜应变片（4）半导体应变片②其主要特性参数：灵敏系数、横向效应、机械滞后、零漂及蠕变、温度效应、应变极限、疲劳寿命、绝缘电阻、最大工作电流、动态响应特性。

3.通过弹性敏感元件转换作用，将位移、力、力矩、加速度、压力等参数转换为应变因此可以将应变片由测量应变扩展到测量上述参数，从而形成各种电阻应变式传感器。

4.温度误差产生原因包括两方面：温度变化引起应变片敏感栅电阻变化而产生附加应变试件材料与敏感栅材料的线膨胀系数不同，使应变片产生附加应变温度补偿方法，基本上分为桥路补偿和应变片自补偿两大类。

5. 某些电介质在沿一定的方向受到外力的作用变形时，由于内部电极化现象同时在两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，恢复到不带电的状态；而当作用力方向改变时，电荷的极性随着改变。

应变测试技术——电阻应变片ppt课件

三相电表电费计算公式
三相电表电费计算公式：
单价（元）=电费总额÷总用电量；
电费总额（元）=总用电量（度）×单价（元）；
峰谷费用（元）=峰电量（度）×峰单价（元）+谷电量（度）×谷单价（元）；
总电费（元）=峰谷费用（元）+月度服务费（元）+附加费（元）+电
调节服务费（元）+电度损耗费（元）；
电度损耗费（元）=实际用电量（度）×电度损耗率（%）×单价（元）。

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

应变片电测法

1.应变片电测法
测量原理
应变片电测法是用电阻应变计测量结构的表面应变，再根据应变—应力关系确定构件表面应力状态的一种试验应力分析方法。

测量时，将电阻应变片粘贴在零件被测点的表面，当零件在载荷作用下产生应变时，电阻应变计发生相应的电阻变化，用应变仪测出这个变化，即可以计算被测点的应变和应力。

电阻应变片测试方法特点
电阻应变片法是一种在技术上非常成熟的的表面应力逐点测量方法已经有多年的历史。

应用范围涉及各种行业领域，具有如下优点：
（1）测量精度和灵敏度高，常温测量时精度可达到量程大；
（2）最高可达尺寸小应变计栅长度最小为0.178mm；
（3）可以实现梯度较大的应变测量，技术成熟，应用广泛但是应变片的测量原理也决定了它的技术缺点属于接触式测量只能测量构件表面的应变不能测量构件内部应变不能进行，应变测量应变计测出的应变值是应变计栅长度范围内的平均应变值属于电测法，一个应变片需有两根导线构成测量回路，并且需要采取特殊的措施增强系统的抗电磁干扰能力。

2.光纤bragg光栅测试法(简称光纤光栅法)
光纤光栅传感器测试原理
裸光纤光栅传感器是一种未经封装的传感元件，它以裸光纤为载体，通常由纤芯和外面的保护层组成。

其中纤芯的直径仅为0.125mm，光线在其内部进行全反射传播当芯层折射率受到周期性调制后，即成为光栅bragg。

光栅会对入射的宽带光进行选择性反
射反射一个中心波长与芯层折射率调制相位相匹
配的窄带光此中心波长称之为波长。

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

电阻应变片实验报告

电阻应变片实验报告电阻应变片实验报告引言：电阻应变片是一种常见的测量应变的传感器，广泛应用于工程领域。

本实验旨在通过对电阻应变片的实验研究，了解其原理、特性以及应用。

一、实验目的：通过实验研究，掌握电阻应变片的工作原理和特性，了解其在测量应变中的应用。

二、实验仪器和材料：1. 电阻应变片2. 电源3. 电压表4. 电流表5. 万用表6. 变压器7. 压力传感器8. 数据采集卡9. 计算机三、实验原理：电阻应变片是一种利用金属电阻随应变而发生变化的传感器。

当电阻应变片受到应变时，其电阻值会发生相应的变化。

根据电阻值的变化，可以计算出应变的大小。

四、实验步骤：1. 将电阻应变片粘贴在待测物体表面，确保其与物体表面紧密贴合。

2. 将电阻应变片的两端连接到电源和电压表，以测量电阻值的变化。

3. 施加外力，使待测物体产生应变。

4. 通过电压表测量电阻值的变化，并记录下来。

5. 重复以上步骤，进行多次实验，以获得准确的数据。

五、实验结果与分析：通过实验测量得到的数据，我们可以得出电阻应变片的应变-电阻特性曲线。

根据这个曲线，我们可以计算出任意应变下的电阻值。

六、实验误差分析：在实际实验中，由于各种因素的影响，可能会导致实验结果存在一定的误差。

例如，电阻应变片与待测物体之间的粘贴不牢固、外界温度变化等。

因此，在实验过程中需要注意这些因素，并尽量减小误差的影响。

七、实验应用：电阻应变片广泛应用于工程领域，特别是在结构应变的测量中。

例如，在桥梁、建筑物等结构的监测中，可以使用电阻应变片来测量结构的应变情况，及时发现潜在的问题。

八、实验总结：通过本次实验，我们深入了解了电阻应变片的工作原理和特性，掌握了其在测量应变中的应用。

同时，我们也认识到了实验中可能存在的误差，并提出了相应的改进方法。

电阻应变片作为一种常见的传感器，具有广泛的应用前景，对于工程领域的发展具有重要意义。

结语：电阻应变片实验报告通过对电阻应变片的实验研究，我们对其工作原理、特性以及应用有了更深入的了解。

电阻应变式称重传感器原理

电阻应变式称重传感器原理电阻应变式称重传感器原理电阻应变式称重传感器是基于这样一个原理：弹性体（弹性元件，敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在他表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化（增大或减小），再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成了将外力变换为电信号的过程。

由此可见，电阻应变片、弹性体和检测电路是电阻应变式称重传感器中不可缺少的几个主要部分。

下面就这三方面简要论述。

一、电阻应变片电阻应变片是把一根电阻丝机械的分布在一块有机材料制成的基底上，即成为一片应变片。

他的一个重要参数是灵敏系数K。

我们来介绍一下它的意义。

设有一个金属电阻丝，其长度为L，横截面是半径为r的圆形，其面积记作S，其电阻率记作ρ，这种材料的泊松系数是μ。

当这根电阻丝未受外力作用时，它的电阻值为R：R = ρL/S（Ω）（2—1）当他的两端受F力作用时，将会伸长，也就是说产生变形。

设其伸长ΔL，其横截面积则缩小，即它的截面圆半径减少Δr。

此外，还可用实验证明，此金属电阻丝在变形后，电阻率也会有所改变，记作Δρ。

对式（2--1）求全微分，即求出电阻丝伸长后，他的电阻值改变了多少。

我们有：ΔR = ΔρL/S + ΔLρ/S –ΔSρL/S2 （2—2）用式（2--1）去除式（2--2）得到ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L –ΔS/S （2—3）另外，我们知道导线的横截面积S = πr2，则Δs = 2πr*Δr，所以ΔS/S = 2Δr/r （2—4）从材料力学我们知道Δr/r = -μΔL/L （2—5）其中，负号表示伸长时，半径方向是缩小的。

μ是表示材料横向效应泊松系数。

把式（2—4）（2—5）代入（2--3），有ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L + 2μΔL/L=（1 + 2μ（Δρ/ρ）/（ΔL/L））*ΔL/L= K *ΔL/L （2--6）其中K = 1 + 2μ +（Δρ/ρ）/（ΔL/L）（２--７）式（2--6））说明了电阻应变片的电阻变化率（电阻相对变化）和电阻丝伸长率（长度相对变化）之间的关系。

应变片的工作原理

应变片的工作原理
应变片是一种测量物体表面应力的传感器。

其工作原理基于应变片材料对外力的敏感性。

具体工作原理如下：
1. 应变片通常由金属材料制成，如金属薄膜或细丝。

当物体受到外力作用时，它会产生形变，导致应变片发生弯曲或拉伸。

2. 应变片的形变会导致其内部的电阻值发生变化。

这是因为金属的电阻与其几何形状和尺寸有关，而形变会改变金属的形状和尺寸。

3. 应变片的电阻值变化可以通过电路测量出来，通常使用桥式电路进行测量。

桥路电路由多个电阻组成，其中一个电阻是应变片。

当外力引起应变片发生形变时，桥路电路中的电阻差值会改变，从而引起电压信号的变化。

4. 测量电压信号的变化，可以通过放大、滤波等处理方法得到与物体上的应力值相关的输出信号。

综上所述，应变片的工作原理是通过测量金属材料的电阻值变化来间接测量物体受到的应力大小。

由于金属材料对应力的敏感性较高，应变片通常具有较高的精度和灵敏度，广泛应用于工程、材料测试、机械设计等领域。

金属电阻应变片的工作原理

金属电阻应变片的工作原理
金属电阻应变片的工作原理是基于金属材料在受力情况下发生微小的
变形而改变其电阻值的原理。

当金属电阻应变片受到外力作用时，其会发
生微小的形变，导致内部导电材料的长度或截面积发生变化，从而改变电
阻值。

这个变化通常是极小的，但是可以被非常精确地测量。

具体地说，金属电阻应变片通常由一个导电性金属薄膜制成，如铂、镍、钨等。

当金属电阻应变片在垂直于其表面方向受到拉伸或压缩力时，
其膜片内部的晶格结构会发生微小的变化，导致其电阻值的变化。

这个变
化可以通过将金属电阻应变片作为电桥中的一个分支，同时加上恒定电流
和稳定电压进行测量，从而精确地测量应变片所受力的大小和方向。

金属电阻应变片可以用于测量压力、应力、荷载、重量等物理量，并
且精度非常高，被广泛应用于结构工程、机械测试、材料研究等诸多领域。

简述惠斯登电桥测量应变基本原理

简述惠斯登电桥测量应变基本原理
摘要：
1.惠斯登电桥简介
2.应变片的工作原理
3.惠斯登电桥测量应变的原理
4.惠斯登电桥的应用领域
5.总结
正文：
一、惠斯登电桥简介
惠斯登电桥（Wheatstone Bridge）是一种常用的测量电阻值的电路，由英国科学家查尔斯·惠斯登于1842年发明。

它是一种灵敏、精确的电阻测量方法，广泛应用于各种测量领域。

二、应变片的工作原理
应变片（Strain Gage）是一种将机械应变转换为电信号的传感器。

当应变片受到外力作用时，其电阻值会发生改变。

这一特性使得应变片可以用于测量受力物体的应变程度。

三、惠斯登电桥测量应变的原理
惠斯登电桥测量应变的基本原理是将应变片与电阻器连接在一起，形成一个闭合电路。

当应变片受到外力作用时，其电阻值发生变化，从而影响电路中的电流。

通过测量电流变化，可以计算出应变片的电阻变化，进而得到受力物体的应变程度。

四、惠斯登电桥的应用领域
惠斯登电桥在各种测量领域具有广泛的应用，如测量材料的弹性模量、测定桥梁和建筑物的结构安全、检测机械设备的运行状态等。

它具有测量精度高、可靠性好、结构简单等优点。

五、总结
总之，惠斯登电桥作为一种精确的电阻测量方法，在应变测量领域具有广泛的应用。

通过了解其工作原理和应用，我们可以更好地利用这一技术为实际工程问题提供解决方案。

应变测量--测量原理篇

对于全桥Ⅲ型，其应变计算公式如下：

2Vr GF 1 Vr 1
其中，Vr 是桥路输出电压受力前后的差值与激励电压的比值：
VCH ( strained ) VCH (unstrained ) Vr VEX
3.2.2 其它信号调理方法桥路激励（Bridge Excitation）用惠斯通电桥进行应变测量时，需要有恒定的直流电压进行激励，一般激励电压的大小为 2.5 至 10V。通常来讲，激励电压越大，同样情况下桥路输出的电压也越大，灵敏度越高。但激励电压也不是越高越好。大的激励电压会导致应变片自发热更严重，而应变片对温度又比较敏感，会导致测量精度下降。因此选择激励电压时不要超过应变片允许的最大电流或功率，同时也需注意测量板卡所能提供的最大激励功率。 NI 的应变测量模块提供内部激励电压源，如 NI 9237 可以软件选择 2.5V、3.3V、5V 或 10V 激励电压。除了内部激励方式，很多板卡也支持外部激励方式。远端补偿（Remote Sensing）实际测量中，应变片粘贴位置往往离测试设备较远，需要很长的导线将应变片连接到测试设备上。这样就会因为导线电阻产生电压差，从而导致实际加载到桥路上的激励电压和设
那么桥路的输出电压 VO 为：
R3 R2 Vo VEX R3 R4 R1 R2
当 R1/R2=R3/R4 时，VO=0。这种状态称为桥路平衡。任何一个桥臂上的电阻值发生变化时，都会导致桥路不平衡，桥路就会有电压输出。
现在将 R4 替换为应变片，应变片阻值大小为 RG，同时使桥臂上另外三个电阻的阻值为： R1=R2=R3=RG，那么在应变片没有产生应变时，桥路输出电压也为零。如果产生应变，应变片阻值发生变化为△R，如下图所示，那么电桥输出电压 Vo 为:

电阻应变计的原理及使用PPT课件

半导体应变片
半导体应变片的敏感栅为半导体，灵敏系数高，用数字欧姆表就能测出它的电阻变化，可作为高灵敏度传感器的敏感元件。
几何尺寸变化引起的电阻变化远小于由材
料电阻率变化引起的电阻变化，前者可忽
略不计，可得
△R R
L E
从而可得半导体应变片灵敏度系数为
KS=πＬE
最突出优点
半导体应变片的最突出优点是灵敏度大，Ｓ可达60～150，
加工方法有关的常数。
令 Ks (1 2) C(1 2)
而dl/l=ε，这样式成为
△R R
dR R
KS
（若导体截面为宽b厚t的矩形的导体，也可通过类似推导得出）
Ks取决于以下两个因素：
1）几何尺寸:电阻丝材料本身的机械性能，即由于金属丝拉伸后,（2+1）项表达的几何尺寸变化; 2）物理性质:电阻丝受力后材料的单位应变系数电阻变化率，即为d//dL/L项。材料发生变形时,其自由电子的活动能力和数量均发生了变化的原因. 显然， Ks 愈大，单位纵向应变引起的电阻值相对变化愈大，说明应变片愈灵敏。
感器
应变片的筛选
应变片的基地与覆盖层无破损折曲、敏感栅平直、排列整齐、无绣斑、气泡、无霉点
用低压（100V）高阻表检查绝缘电阻量测应变片的初始电阻值。偏差小于
0.6欧姆选用应变片时，要考虑应变片的性能参
数，主要有：应变片的电阻值、灵敏度、允许电流和应变极限等。
应变片的精度
普通级：教学精密级：高精度传感器和精密测试高精密级
电阻应变测量电容应变测量电感应变测量
（五）、优点
1 测量精度高,量程大（应变仪上所读出的最大应变值）,灵敏度高（应变仪上所读出的最小应变值.一般应变片:1微应变）；标距（任何类型的应变计都不能测出一点的应变）（箔式应变片:0.2毫米）

金属电阻应变片测量外力的原理

金属电阻应变片测量外力的原理
金属电阻应变片是一种常用的测量外力的传感器。

它的基本原理是应变效应，即当金
属电阻应变片受到外力作用时，其内部形变使得电阻值发生变化，进而可以通过测量电阻
值的变化来计算外力的大小。

首先，我们需要了解金属电阻应变片的组成结构。

其结构主要由金属薄片、导电贴片、绕线和支架等组成。

其中，金属薄片是应力传感器的测量元件，导电贴片是将电阻片与测
量电路连接的导电材料，绕线是将电阻片产生的微小电信号转换成标准电信号的传感器信
号调理电路，支架则用于支撑和固定金属薄片。

当金属电阻应变片受到外力作用时，其内部形变会使得电阻值发生变化。

具体来说，
金属薄片受力后会发生微小的应变，使得金属薄片内部的电阻发生变化。

这是因为金属薄
片的电阻是与其几何尺寸、材料属性和温度等多种因素相关的，在外力作用下，它们之间
的关系会发生变化，最终导致电阻值的变化。

为了测量电阻值的变化，我们需要将金属电阻应变片与电路连接起来。

连接时，导电
贴片被贴在金属薄片的两端，形成一个电阻电路。

当电阻片受到外力作用时，电路中的电
阻值会发生变化，这种变化可以被测量仪器所检测到。

同时，测量仪器也会对电路中的电
阻数值进行计算、处理和显示，最终得到外力的大小。

总的来说，金属电阻应变片的测量原理就是利用金属薄片内部的应变效应，通过电路
中电阻值的变化来测量外力的大小。

金属电阻应变片具有应变量小、精度高、线性度好、
可靠性高等优点，被广泛应用于电子、汽车、机械、建筑、化工等领域的力学测试和控制中。