3.3.1 电阻应变片的种类
3.3.1 电阻应变片的种类
（1）金属应变片
敏感栅的栅丝直径一般为0.012~0.05mm，以0.025mm最常用。栅长依照用途不 同可为0.2~200mm。回线的曲率半径r为0.1~0.3mm。基片用以保持敏感栅及引 线的几何形状和相对位置。为使被测件的应变迅速而准确地传递到敏感栅上， 1 基片很薄，一般为0.02~0.04mm.引线通常使用直径为0.1~0.15mm的镀锡铜线。
a.金属丝应变片
回线式
短接式
丝式应变片敏感栅常用的材料有：康铜、镍铬合金、镍铬铝合金等。
短接式应变片的两端用直径比栅线直径大5～10倍镀银丝短接而成，其优 点是克服了横向效应。
2
b.金属箔式应变片（应变花）
箔式应变片是在绝缘基底上，将厚度为0.003-0.01mm电 阻箔材，利用照相制版或光刻腐蚀的方法，制成适用于 各种需要的形状。
8
优点：应变灵敏度系数大，允许电流密度大。 缺点：难控制电阻与温度、时间的关系。
5
（2）半导体应变片 半导体应变片主要用硅材料的压阻效应制作而成。 在半导体晶体上施加作用力，晶体除产生应变外，
其电阻率会发生变化。 压阻效应：由外力引起半导体材料电阻率变化的现
象称为半导体的压阻效应。 半导体应变片灵敏系数很高，可达100～200.
6
半导体应变片受轴向力作用时，其电阻相对变化为：
R (1 2)
R
E
式中—半导体材料的压阻系数。
R (1 2 E)
R
实验证明， E比1+2µ大上百倍，因此1+2µ可以忽略。
7
半导体材料的灵敏度系数：
R
Ks
R
E
测试技术-3.3 电阻应变片的特性
3.3 电阻应变片的特性
• 2. 灵敏度
•
通常用刚度的倒数来表示弹性元件的特性，
称为弹性元件的灵敏度，一般用S表示，其表达式
为 •
S 1 dx C dF
(3-14)
•
图3- 4 弹性特性曲线
3.3 电阻应变片的特性
• 从式（3-14）可以看出，灵敏度就是单位力作用 下弹性元件产生变形的大小，灵敏度大，表明弹 性元件软，变形大。与刚度相似，如果弹性特性 是线性的，则灵敏度为一常数，若弹性特性是非 线性的，则灵敏度为一变数，即表示此弹性元件 在弹性变形范围内，各处由单位力产生的变形大 小是不同的。
和基片的总厚度为0.05mm,则所需时间约为5×10-8 s, 因
此可以忽略不计。但是由于应变片的敏感栅相对较长，当
3.3 电阻应变片的特性
• 3.3.2 灵敏系数
•
当具有初始电阻值R的应变片粘贴于试件表面时，试
件受力引起的表面应变，将传递给应变片的敏感栅，使其
产生电阻相对变化ΔR/R。理论和实验表明，在一定应变
范围内 ΔR/R与x 的关系满足下式：
•
R R
St
（3-15）
• 式中， x 为应变片的轴向应变。
差，现在一般多采用箔式应变片。
3.3 电阻应变片的特性
• （a） 应变片及轴向受力图 （b） 应变片的横向效应图
•
图3-5 应变片轴向受力及横向效应
3.3 电阻应变片的特性
• 3.3.4 绝缘电阻和最大工作电流
•
应变片绝缘电阻是指已粘贴的应变片的引线与被测件之间的电阻
值Rm。通常要求Rm在50~100MΩ以上。绝缘电阻下降将使测量系
• ③ 应变片轴向与主应力方向一致。
应变片常用形式
应变片常用形式应变片是一种用于测量物体变形的传感器，常用于工程领域中的应变测量。
应变片的常用形式有：电阻应变片、电容应变片、纤维光栅应变片和光纤布拉格光栅应变片等。
本文将对这些常用形式进行介绍和比较。
电阻应变片是最常见的一种应变片形式。
它通过利用电阻材料的电阻值随应变变化而发生改变的特性，来测量物体的应变。
电阻应变片通常由两层金属箔片和介电层构成，其中一层金属箔片粘贴在被测物体上，另一层金属箔片作为参考电阻。
当物体发生应变时，受力引起的变形将导致电阻值的改变，通过测量电阻值的变化来计算应变量。
电容应变片是另一种常见的应变片形式。
它利用电容器的电容值随应变变化而发生改变的原理来测量物体的应变。
电容应变片通常由两层金属箔片和介电层构成，其中一层金属箔片粘贴在被测物体上，另一层金属箔片作为参考电容。
当物体发生应变时，受力引起的变形将导致电容值的改变，通过测量电容值的变化来计算应变量。
纤维光栅应变片是一种基于光纤传感技术的应变测量装置。
它利用光纤中的光栅结构来测量应变。
纤维光栅应变片通常由光纤和光栅传感区组成，其中光栅传感区被粘贴在被测物体上。
当物体发生应变时，光栅结构会发生形变，从而改变光纤中光的传播特性，通过测量光信号的变化来计算应变量。
光纤布拉格光栅应变片是一种利用布拉格光栅原理测量应变的装置。
它通过在光纤中形成布拉格光栅结构来测量应变。
光纤布拉格光栅应变片通常由光纤和布拉格光栅传感区组成，其中布拉格光栅传感区被粘贴在被测物体上。
当物体发生应变时，光栅结构会发生形变，从而改变光纤中的衍射波长，通过测量衍射波长的变化来计算应变量。
对于这些常用形式的应变片，它们各自具有不同的特点和适用范围。
电阻应变片具有测量范围广、精度高的优点，适用于静态和动态应变测量；电容应变片具有灵敏度高、抗干扰能力强的优点，适用于小应变测量和高频应变测量；纤维光栅应变片具有体积小、抗干扰能力强的优点，适用于复杂环境下的应变测量；光纤布拉格光栅应变片具有高精度、长测距的优点，适用于大范围应变测量和结构健康监测。
应变片的自补偿法
2、电阻值
电阻值R是指应变片没有粘贴也不受力时，在室温下测 定的电阻值。
应变片电阻值也有一个系列，如60Ω 、120Ω 、250Ω 、 350Ω 、600Ω 、1000Ω ，其中以120Ω 最为常用。
阻值大，承受电压大，输出信号大，但同时敏感栅尺寸 也大。
3、灵敏系数
当具有初始电阻值R的应变片粘贴于试件表面时，试件受力 引起的表面应变，将传递给应变片的敏感栅，使其产生电阻相 对变化ΔR/R。
R K
R
式中， ε为应变片的轴向应变。
定义 K=(ΔR/R)/ε为应变片的灵敏系数。
由于横向效应， K<K0 K0为敏感栅整长应变丝的灵敏系数
7、应变片的动态响应特性
电阻应变片在测量频率较高的动态应变时，应变是以应 变波的形式在材料中传播的，它的传播速度与声波相同。
由于粘合层和基片的总厚度非常小，应变波的传播时间很小， 可以忽略不计。但是由于应变片的敏感栅相对较长，当应变 波在纵栅长度方向上传播时，只有在应变波通过敏感栅全部 长度后，应变片所反映的波形经过一定时间的延迟，才能达 到最大值。
第3章 应变式传感器
电阻应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换 为电阻变化的传感器。
传感器的构造由在弹性元件上粘贴电阻应变敏感 元件构成。当被测物理量作用在弹性元件上时， 弹性元件的变形引起应变敏感元件的阻值变化， 通过转换电路转变成电量输出，电量变化的大小 反映了被测物理量的大小。
应变式电阻传感器是目前在测量力、力矩、压力、 加速度、重量等参数中应用最广泛的传感器之一。
电阻应变片的种类与结构.
电阻应变片的种类与结构
电阻应变片（简称应变片或应变计）种类繁多，形式各样，分类方法各异。
根据敏感元件的不同，将应变计分为金属式和半导体式两大类。
根据敏感元件的形态不同，金属式应变计又可进一步分为丝式、箔式等。
1．丝式应变片
丝式应变片基本结构如图2.1所示，主要由敏感栅、基底和盖片、黏结剂、引线4部分组成。
敏感栅是实现应变与电阻转换的敏感元件，由直径为0.015-0.05mm的金属细丝绕成栅状，将其用黏结剂黏结在各种绝缘基底上，并用引线引出，再盖上既可保持敏感栅和引线形状与相对位置的、又可保护敏感栅的盖片。
电阻应变片的电阻值有60Ω、120Ω、200Ω等几种规格，其中120Ω最为常用。
图2.1 丝式应变片的基本结构
2．箔式应变片
如图2.2所示，箔式应变片的敏感栅利用照相制版或光刻腐蚀的方法，将电阻箔材制成各种形状而成，箔材厚度多为0.001-0.01mm。
箔式应变片的应用日益广泛，在常温条件下己逐步取代了线绕式应变片，它具有如下几个主要优点：
(1) 制造技术能保证敏感栅尺寸准确、线条均匀，可以制成任意形状以适应不同的测量要求。
(2) 敏感栅薄而宽，黏结情况好，传递试件应变性能好。
(3) 散热性能好，允许通过较大的工作电流，从而可增大输出信号。
(4) 敏感栅弯头横向效应可以忽略。
(5) 蠕变、机械滞后较小，疲劳寿命高。
图2.2 箔式应变片
3．薄膜应变片
薄膜应变片采用真空蒸发或真空沉积等方法，将电阻材料在基底上制成一层各种形状的敏感栅，敏感栅的厚度在0.1um以下。
薄膜应变片具有灵敏系数高，易实现工业化生产的特点，是一种很有前途的新型应变片。
主要应变片型号和规格
用途：测量塑料应变，范围：４－２０％；敏感栅长：６ｍｍ
类型：单轴； 工作温度：－１０－８０℃
半导体应变片
特性：半导体阻片有比箔金属片应变片高几十倍的增益，材料：特殊耐热合金
敏感栅长:1、2、3、4、6、7ｍｍ；膨胀系数：11、16微应变／℃
KFG测量螺栓轴力应变片
测量螺栓紧固力是，测量表面难以粘贴，应变片嵌入螺栓中心测量
片型：单轴、双轴、三轴（三向应变花）；阻值：120欧姆、350欧姆
KFL低温应变片
工作温度：-269-80℃；敏感栅长度：0.2、0.5、1、2、5、30mm
类型：单轴、双轴、三轴；膨胀系数：5、11、16、23微应变/℃
KFEM高延长率箔式应变片
应变极限：20%-30%的材料应变；改善了铂金材料的延长性，不容易断线
KCW系列可焊接防水应变片
产品用途：水下测量或防水环境长期测量
产品类型：单轴单元：G10和全桥接式：G14S型两种
膨胀系数：11×微应变/℃，温度范围：-20-100℃
凸缘尺寸：5×21mm
KC/KFG系列混凝土应变片
产品用途：主要用于混凝土的测量
KC线形片：敏感栅长：60、70、80、120mm类型：单轴
电阻：60、120、350、500、1000欧姆，导线：可以根据要求带或不带
可特别应用：一般用途单轴、压力分析、扭矩测量、剪切应变、集中应力等
KH高温焊接应变片kHCR/KHCX
工作温度：-50-350℃电阻：350欧姆
栅长：5mm自补偿膨胀系数：11、16×微应变/℃
连接方式：焊接，（用小功率电流焊接机）
钻孔直径:2mm;片长:1.5、3mm;膨胀系数:11微应变／℃
电阻应变片的种类
电阻应变片的种类电阻应变片是一种常见的传感器元件，用于测量物体的应变变化。
根据其结构和材料的不同，电阻应变片可以分为多种类型。
本文将介绍几种常见的电阻应变片。
第一种是金属电阻应变片。
金属电阻应变片由金属材料制成，常见的金属材料有铜、铝、钢等。
金属电阻应变片的特点是稳定性好、灵敏度高、温度影响小。
它们通常用于测量金属结构的应变变化，如桥梁、建筑物等。
金属电阻应变片的制作工艺相对简单，成本较低，因此被广泛应用于工程领域。
第二种是半导体电阻应变片。
半导体电阻应变片由半导体材料制成，常见的半导体材料有硅、锗等。
半导体电阻应变片的特点是灵敏度高、温度影响小、线性度好。
它们通常用于测量微小应变变化，如微机械系统、生物医学领域等。
半导体电阻应变片的制作工艺较为复杂，成本较高，因此主要应用于高精度测量领域。
第三种是薄膜电阻应变片。
薄膜电阻应变片由金属薄膜制成，常见的金属薄膜有铂、镍、铬等。
薄膜电阻应变片的特点是灵敏度高、响应速度快、适用于小尺寸测量。
它们通常用于测量微小应变变化，如电子设备、汽车工业等。
薄膜电阻应变片的制作工艺相对简单，成本适中，因此在工业领域得到广泛应用。
第四种是光纤电阻应变片。
光纤电阻应变片利用光纤传感技术，将光纤与电阻应变片相结合，实现对应变的测量。
光纤电阻应变片的特点是抗干扰能力强、测量范围广、适用于复杂环境。
它们通常用于测量大型结构的应变变化，如飞机、船舶等。
光纤电阻应变片的制作工艺较为复杂，成本较高，因此主要应用于高精度测量领域。
以上是几种常见的电阻应变片的种类。
不同的电阻应变片适用于不同的测量场景，选择合适的电阻应变片对于获得准确的测量结果至关重要。
随着科技的不断进步，电阻应变片的种类和性能也在不断提升，为各行各业的测量需求提供了更多选择。
传感检测系统-常见传感器原理及应用
R
a bc
转轴
Usc
U0
线绕式电位器
电位器式传感器的应用
航空飞行高度传感器
无线电高度 气压高度 真空膜盒高度表
5 4
H3
2 1
齿轮
齿弧
电刷轴
精密 电位器
杠杆机构
X
真空膜盒
壳体
真空膜盒高度表
UO
电位器式传感器的应用
电位器式压力传感器
弹性敏感元件膜盒的内腔,通 入被测流体,在流体压力作用 下,膜盒硬中心产生弹性位移, 推动连杆上移,使曲柄轴带动 电位器的电刷在电位器绕组上 滑动,输出一个与被测压力成 比例的电压信号。
只对导 磁物体 起作用
对接地 的金属 起作用
只对导电 良好的金 属起作用
对磁性 物体起 作用
接近开关的特点
接近开关与被测物不接触、不会产生机械 磨损和疲劳损伤、工作寿命长、响应快、无 触点、无火花、无噪声、防潮、防尘、防爆 性能较好、输出信号负载能力强、体积小、 安装、调整方便。
缺点是触点容量较小、输出短路时易烧 毁。
3.3.2 电容式传感器
Capacitive transducer
将被测量变化转换成电容量变化的传感器。它 的敏感部分就是具有可变参数的电容器。其最常用 的形式是由两个平行电极组成、极间以空气为介质 的电容器。
可以应用于位移、振动、角度、加速度等参数 的测量中。
电容式传感器工作原理及结构形式
电容传感器的理想公式为
3.3.1.2 应变式传感器
电阻应变传感器是一种利用电阻应变片将应变转 换为电阻变化的传感器。
被测量 电阻应变片 电阻变化
任何非电量能转化为应变量
应变片
F
当受到外力时，导体变长变细，电阻增加，R->R+△R
传感器-应变片大题-温度补偿思路
敏感栅是应变片的核心部分, 它粘贴在绝缘的基片上, 其上 再粘贴起保护作用的覆盖层, 两端焊接引出导线。金属电阻应 变片的敏感栅有丝式、 箔式和薄膜式三种。
第3章 应变式传感器
第3章 应变式传感器
箔式应变片是利用光刻、腐蚀等工艺制成的一种很薄的 金属箔栅, 其厚度一般在0.003～0.01mm。其优点是散热条件 好, 允许通过的电流较大, 可制成各种所需的形状, 便于批量生 产。薄膜应变片是采用真空蒸发或真空沉淀等方法在薄的绝 缘基片上形成0.1μm以下的金属电阻薄膜的敏感栅, 最后再加 上保护层。它的优点是应变灵敏度系数大, 允许电流密度大, 工作范围广。
第3章 应变式传感器
用应变片测量应变或应力时, 根据上述特点, 在外力作用下, 被测对象产生微小机械变形, 应变片随着发生相同的变化, 同时 应变片电阻值也发生相应变化。 Δ R时, 便可得到被测对象的应变值。根据应力与应变的关系, 得到应力值σ
σ=E·ε
（3 - 9）
式中 : σ——试件的应力;
三、
1. 应变片的温度误差 由于测量现场环境温度的改变而给测量带来的附加误差, 称为应变片的温度误差。 产生应变片温度误差的主要因素有:
第3章 应变式传感器
1)
敏感栅的电阻丝阻值随温度变化的关系可用下式表示：
Rt=R0（1+α0Δt） 式中: Rt——温度为 t ℃时的电阻值;
R0——温度为t 0℃时的电阻值; α0——金属丝的电阻温度系数; Δt——温度变化值, Δt=t -t0。 当温度变化Δt时, 电阻丝电阻的变化值为
Uo=A［（R1+ΔR1t）R4-(RB+ΔRBt)R3］=0 (3 - 25) 若此时被测试件有应变ε的作用, 则工作应变片电阻R1又有新
常用传感器的工作原理及应用
第3章常用传感器的工作原理及应用3．1电阻式传感器填空：1、常用的电阻应变片分为两大类：和。
2、金属电阻的是金属电阻应变片工作的物理基础。
3、金属电阻应变片有、及等结构形式。
4、电位器式传感器都是由、和三部分构成。
5、半导体应变片是利用半导体材料制成的一种纯电阻性元件。
6、半导体应变片与金属电阻应变片相比较: 其灵敏度更高，温度稳定性差。
7、弹性元件在传感器中起什么作用？8、试列举金属丝电阻应变片与半导体应变片的相同点和不同点。
9、绘图说明如何利用电阻应变片测量未知的力。
10、电阻应变片阻值为120Ω，灵敏系数K＝2，沿纵向粘贴于直径为0.05m的圆μ=。
求钢柱受10t拉力作用时，应形钢柱表面，钢材的112E N m210=⨯，0.3变片的相对变化量。
又若应变片沿钢柱圆周方向粘贴、受同样拉力作用时，应变片电阻的相对变化量为多少？11、采用阻值为120Ω、灵敏度系数K=2.0的金属电阻应变片和阻值为120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为4V，并假定负载电阻无穷大。
当应变片上的应变分别为1με和1000με时，试求单臂工作电桥、双臂工作电桥以及全桥工作时的输出电压，并比较三种情况下的灵敏度。
3.2电容式传感器1、电容式传感器采用作为传感元件，将不同的变化转换为的变化。
2、根据工作原理的不同，电容式传感器可分为、和三种。
3、电容式传感器常用的转换电路有：、、运算放大器电路、 和 等 。
4、电容式传感器有什么特点？试举出你所知道的电容传感器的实例。
5、试分析电容式物位传感器的灵敏度？为了提高传感器的灵敏度可采取什么措施并应注意什么问题？6、为什么说变间隙型电容传感器特性是非线性的？采取什么措施可改善其非线性特征？7、变间隙电容传感器的测量电路为运算放大器电路，如图所示。
传感器的起始电容量pF C x 200=，定动极板距离mm d 5.10=，pF C 100=，运算放大器为理想放大器（即∞→∞→i Z K ，），f R 极大，输入电压t u i ωsin 5=V 。
电阻应变片的品种
电阻应变片的品种
（1）丝绕式
用电阻丝环绕电阻片称为丝绕式电阻片，如今广泛运用的有半圆弯头平绕式，这种电阻片多用纸底和纸盖，报价低价，适于实验室广泛运用，缺陷是精度较差，横肉向效应系数较大。
（2）短接式
这种电阻片的制造比照简略，在一排拉直的电阻丝之间，在预订的标距上用较粗的导线相间地构成短路，这种电阻片有用纸底的，也有用胶底的。
短路接式电阻片的利益是几许形状比简略于确保，并且横向效应系数近于零。
（3）箔式电阻片
它是在合金箔（康铜箔或镍铬箔）的一面涂胶构成胶底，然后在箔面上用照相腐蚀成形法制成的，所以几许形状和标准十分精细，并且因为电阻丝有些是平而薄的矩形截面，所以张贴健旺，丝的散热功用好，横向效应系数也较低，和丝绕式应变片比照，箔式片有下列利益：
a.跟着光刻技能的翻开，箔式片能确保标准精确、线条均匀，故活络系数涣散性小。
分外杰出的是能制成栅长很小（如
0.2mm）或活络栅图画分外的应变片。
b.箔式片栅丝截面为矩形，故栅丝周外表积大，因此散热性好。
这么，在一样截面积下，容许经过的电流较丝绕式片的大（phi;0.025mm的康铜比绕式应变片容许电流以约35Ma，箔式片可大几倍），使丈量电路有输出较大信号的或许。
别的，外表积大使附着力添加，有利于变形传递，因此添加了丈量的精确性。
c.箔式片活络栅横向有些的线条宽度比纵向有些的大得多，因此单位长度的电阻（zeta;），也小许多，使箔式片横向效应很小。
d.箔式片均为胶基，故绝缘性好，蠕变和机械滞后小，耐湿性好。
e.便于成批出产，出产率高。
因为箔式应变片有这些特征，故在常温的应变丈量中将逐步代替丝绕式应变片。
精品文档-传感器原理及应用(郭爱芳)-第3章
第3章 电阻式传感器 图3.3 金属电阻应变片的种类
第3章 电阻式传感器
4) 薄膜式应变片 薄膜式应变片是利用真空蒸镀、沉积或溅射等方法在绝缘 基底上制成各种形状的薄膜敏感栅，膜厚小于1 μm。这种应 变片的优点是应变灵敏系数大，允许电流密度大，可以在－ 197～317℃温度下工作。
第3章 电阻式传感器
在应变极限范围内，金属材料电阻的相对变化量与应变成 正比，即
ΔR R
S0
(3.5)
第3章 电阻式传感器
3.1.2 金属电阻应变片 1. 应变片的结构及测量原理 金属电阻应变片简称应变片，其结构大体相同，如图3.2
所示。金属电阻应变片由基底、敏感栅、覆盖层和引线等部分 组成。
第3章 电阻式传感器 图3.2 金属电阻应变片的结构
第3章 电阻式传感器
图3.1所示为金属电阻丝的电阻应变效应原理图。长度为 L、截面积为A、电阻率为ρ的金属电阻丝，在未受外力作用时 的原始电阻值为
R L
A
(3.1)
图3.1 金属电阻丝的电阻应变效应
第3章 电阻式传感器
当受到轴向拉力F作用时，其长度伸长ΔL，截面积相应减 小ΔA，电阻率ρ则因晶格变形等因素的影响而改变Δρ，故 引起电阻变化ΔR。对式(3.1)全微分可得
第3章 电阻式传感器 图3.4 应变片轴向受力及横向效应
第3章 电阻式传感器
2) 横向效应 由于应变片的敏感栅是由多条直线段和圆弧段组成，若该 应变片受轴向应力而产生纵向拉应变εx时，则各直线段的电 阻将增加。但在圆弧段，如图3.4(b)所示，除产生纵向 拉应变εx外，还有垂直方向的横向压应变εy=－εx，沿各微 段轴向(即微段圆弧的切向)的应变在εx和εy之间变化。在圆 弧段两端的起、终微段，即θ=0°和θ=180°处，承受+εx应 变；而在θ=90°的微段处，则承受εy=－εx应变。因此，将 金属电阻丝绕成敏感栅后，虽然长度不变，应变状态相同，但 应变片敏感栅的灵敏系数S比电阻丝的灵敏系数S0低，这种现 象称为应变片的横向效应。
应变片介绍
应变片介绍一、应变片的选择：应变片是由排列成栅状的高阻金属丝、高阻金属箔或半导体粘贴在绝缘的基片上构成。
上面贴有覆盖片(即保护片),电阻丝两端焊有较粗的铜丝作引线,以便与测量电路连接。
如图1—1所示。
图1-1 应变片应变片种类丰富,在不同的实验条件需选择不同的应变片.下面介绍几种典型的应变片:用于残余应力测量的应变片高延伸率金属线应变片用于复合材料用的应变片高温箔金属应变片低温箔金属应变片带温度传感器的箔金属应变片防水型箔金属应变片测量螺栓轴向拉力的应变片二、电阻应变计型号的编排规则：1、类别 (B:箔式;T:特殊用途;Z:专用(特指卡玛箔))；2、基底材料种类 (B:玻璃纤维增强合成树脂;F:改性酚醛;A:聚酰亚胺;E:酚醛-缩醛;Q:纸浸胶;J:聚氨酯)；3、标准电阻值（单位）；4、敏感栅长度（单位为mm）；5、敏感栅结构形式6、极限工作温度（单位℃）；7、温度自补偿或弹性模量自补偿代号（9:用于钛合金; M23:用于铝合金;11:用于合金钢、马氏体不锈钢和沉淀硬化型不锈钢;16:用于奥氏体不锈钢和铜基材料;23:用于铝合金;27:用于镁合金;)；8、接线方式 (X:标准引线焊接方式;D:点焊点;C:焊端敞开式;U:完全敞开式，焊引线;F:完全敞开式，不焊引线；X**:特殊要求焊圆引线，**表示引线长度；BX**：特殊要求焊扁引线，**表示引线长度；Q**: 焊接漆包线，**表示引线长度；G**:焊接高温引线，**表示引线长度)如BF350--3AA80(23)X6的含义是：该应变片是箔式的，基底材料为改性酚醛，标准电阻值为350，敏感栅结构为AA型且其长度为3mm，应变片的极限工作温度为80℃，用于铝合金的温度自补偿,采用标准引线焊接方式，其引线长度为6mm。
三、应变计的自动补偿及其选用1) 温度补偿及选用应变计安装在具有某一线膨胀系数的试件上，试件可以自由膨胀并不受外力作用，在缓慢升（或降）温的均匀温度场内，由温度变化引起的指示应变称为热输出。
应变片的种类和应用
应变片的种类和应用应变片主要有两种，电阻应变片和光学应变片。
一．光学应变片：光学应变计一般采用不超过4-9 微米直径的布拉格光栅玻璃纤维制造。
一般来说,人的头发直径为60-80微米。
纤维芯被直径大约125 微米的纯玻璃覆盖层所包围。
基于布拉格光栅的应变片有以下优势：1. 对电磁场不敏感。
2. 可以用于可能爆炸的环境。
3. 高震动负载情况下，材料（玻璃）不会产生故障。
4. 可以测量更大的应变，一般电阻应变片的最大应变为数百微应变，而光学应变片的可测量的最大应变为7000微应变。
5. 更少的连接线，因此会对测试物体产生更少的干扰。
6. 互连需要大量的传感器，不同的布拉格波长可以集成在一个光纤中。
二．电阻应变片：电阻应变片的工作原理是基于应变效应制作的，即导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应的发生变化，这种现象称为“应变效应”。
半导体应变片是用半导体材料制成的，其工作原理是基于半导体材料的压阻效应。
压阻效应是指当半导体材料某一轴向受外力作用时，其电阻率发生变化的现象。
应变片是由敏感栅等构成用于测量应变的元件，使用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，敏感栅也随之变形而使其电阻发生变化，再由专用仪器测得其电阻变化大小，并转换为测点的应变值。
金属电阻应变片品种繁多，形式多样，常见的有丝式电阻应变片和箔式电阻应变片。
箔式电阻应变片是一种基于应变——电阻效应制成的，用金属箔作为敏感栅的，能把被测试件的应变量转换成电阻变化量的敏感元件。
应变片有很多种类。
一般的应变片是在称为基底的塑料薄膜（15-16μm）上贴上由薄金属箔材制成的敏感栅（3-6μm），然后再覆盖上一层薄膜做成迭层构造。
而应变片有很多分类方法：比如按材料分可分为：而按结构分可分为：单片，双片，特殊形状；按使用环境可分为：高温、低温、高压、磁场、水下；应变片的应用：应变片的应用十分广泛，可测量应变、应力、弯矩、扭矩、加速度、位移等物理量。
电阻应变片的分类
§ 2.3 电阻应变片的分类
金属薄膜应变片敏感栅材料性能要求：
应变灵敏系数大，而且在测量范围内保持常数，电阻率高 而且稳定，便于制造小栅长的应变片，电阻温度系数小， 电阻——温度间的线性关系和重复性好，机械强度高，辗 压与焊接性能好。与其它金属之间的接触电位小。抗氧化 耐腐蚀性能强。无明显机械滞后，
§ 2.3 电阻应变片的分类
9）箔式片能保证尺寸准确，线条均匀，故灵敏系数分散性小。 10）加工性能好，能制成为各种形状和尺寸的应变计，尤其可以 制造栅长很小的或敏感栅图案特殊的应变计。 11）输出信号大（因为其表面积大），简化了装置，可以制成基 长很小和特殊形状的应变片， 缺点；价格比较贵；
§ 2.3 电阻应变片的分类
§ 2.3 电阻应变片的分类
康铜是目前应用最广泛的应变丝材料，这是由于它有很多优点： 1.灵敏系数稳定性好，不但在弹性变形范围内能保持为常数， 进入塑 性变形范围内也基本上能保持为常数； 2.康铜的电阻温度系数较小且稳定，当采用合适的热处理工艺时，可 使电阻温度系数在±50×10-6/℃的范围内； 3.康铜的加工性能好，易于焊接， 因而国内外多以康铜作为应变丝材 料。
§ 2.3 电阻应变片的分类
金属薄膜应变片 这种应变片是通过规定的掩板在表面有绝 缘层的金属材料或玻璃等无机材料上溅射或沉积一层电阻材料 薄膜制成的，也可采用光刻方法制造。还可直接将电阻材料沉 积在传感器的弹性敏感元件上，达到更佳的效果。 合金薄膜具有温度系数小、应变基本呈线性、抗腐蚀性强、在 -200℃下能保持性能稳定等特点， 将镀膜工艺与刻蚀工艺相结合，在弹性元件上制作各种图形的 薄膜，然后对薄膜进行特殊的稳定性工艺处理，通过离子溅射 沉积的薄膜附着性强、均匀性好、空洞与缺陷少；相应的，用 离子溅镀技术制作的薄膜敏感元件亦具有优良的稳定性。 采用真空蒸发或真空沉积等方法将电阻材料在基底上造成一层 各种形式的敏感栅而形成的应变片。 优点：应变片灵敏系数高，容易实现工业化生产， 缺点：温度误差较难控制。
电阻应变片的种类
③ 全桥4臂工作方式
若将电桥4臂接入4片应变片，即2个受拉应变， 2个受压应变，将2个应变符号相同的接入相对 桥臂上，构成全桥差动电路。电桥的4个桥臂 的电阻值都发生变化，电桥的输出电压为
Uo RU i R
灵敏度为
K Ui
全桥差动电路没有非线性误差，电压灵敏度是 单片的4倍，具有温度补偿作用。
第2章 电阻式传感器
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引言
电阻式传感器的基本原理是将被测量的 变化转换成传感元件电阻值的变化，再 经过转换电路变成电信号输出。 常用来测量力、压力、位移、应变、扭 矩、加速度等。 电阻式传感器的结构简单、性能稳定、 灵敏度较高，有的还适合于动态测量。
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2.2.2 电阻应变片的种类、材料及 黏贴
电阻丝式应变片基本结构
应变片主要有金属应变片和半导 体应变片两类。金属片有丝式、 箔式、薄膜式3种电阻应变片
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应变片的黏贴技术
① ② ③
④
⑤ ⑥ ⑦ ⑧
应变片的检查 试件的表面处理 确定贴片位置 黏贴应变片 固化处理 粘贴质量检查 引出线的固定与保护 防潮防蚀处理
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R
l s
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2.2.3 电阻应变片的主要特性
1. 横向效应
2. 机械滞后、零漂和蠕变 3. 温度效应
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应变片参数
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3.3 电阻应变片种类及工作特性 3.3.1 电阻应变片的种类
（1）金属应变片
敏感栅的栅丝直径一般为0.012~0.05mm，以0.025mm最常用。栅长依照用途不 同可为0.2~200mm。回线的曲率半径r为0.1~0.3mm。基片用以保持敏感栅及引 线的几何形状和相对位置。为使被测件的应变迅速而准确地传递到敏感栅上， 1 基片很薄，一般为0.02~0.04mm.引线通常使用直径为0.1~0.15mm的镀锡铜线。
箔式应变片
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b.金属箔式应变片（应变花）
箔式应变片的优点：
与被测件粘结面积大 散热条件好，允许电流大 横向效应小
缺点：
电阻值的分散性较大，需作阻值调整
金属箔的材料通常为康铜和镍铬合金。
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c.金属薄膜应变片
采用真空蒸发或真空沉淀等方法在薄的绝缘基片上形成 厚度为0.1 m以下的金属电阻材料薄膜敏感栅，最后加 上保护层。
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半导体应变片受轴向力作用时，其电阻相对变化为：
R (1 2)
R
E
式中—半导体材料的压阻系数。
R (1 2 E)
R
实验证明， E比1+2µ大上百倍，因此1+2µ可以忽略。
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半导体材料的灵敏度系数：
R
Ks
R
E
半导体应变片的优点是灵敏度高，尺寸小，横向 效应小，动态响应好，但温度系数大，应变时非 线性较严重。
优点：应变灵敏度系数大，允许电流密度大。 缺点：难控制电阻与温度、时间的关系。
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（2）半导体应变片 半导体应变片主要用硅材料的压阻效应制作而成。 在半导体晶体上施加作用力，晶体除产生应变外，
其电阻率会发生变化。 压阻效应：由外力引起半导体材料电阻率变化的现
象称为半导体的压阻效应。 半导体应变片灵敏系数很高，可达100～200.
a.金属丝应变片
回线式
短接式
丝式应变片敏感栅常用的材料有：康铜、镍铬合金、镍铬铝合金等。
短接式应变片的两端用直径比栅线直径大5～10倍镀银丝短接而成，其优 点是克服了横向效应。
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b.金属箔式应变片（应变花）
箔式应变片是在绝缘基底上，将厚度为0.003-0.01mm电 阻箔材，利用照相制版或光刻腐蚀的方法，制成适用于 各种需要的形状。