电阻应变式称重传感器的原理和应变片技术
测试实验二 称重
实验一 应变片单臂电桥性能实验一、实验目的：了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。
二、基本原理：电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。
一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。
此类传感 器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将弹性元 件的变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输 出。
它可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等， 在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。
1、应变片的电阻应变效应所谓电阻应变效应是指具有规则外形的金属导体或半导体材料在外力作用下产生应变 而其电阻值也会产生相应地改变，这一物理现象称为“电阻应变效应”。
以圆柱形导体为例： 设其长为：L 、半径为r 、材料的电阻率为ρ时，根据电阻的定义式得2rLA L R ⋅==πρρ（1—1） 当导体因某种原因产生应变时，其长度L 、截面积A 和电阻率ρ的变化为dL 、dA 、d ρ相应的电阻变化为dR 。
对式（1—1）全微分得电阻变化率 dR/R 为：ρρd r dr L dL R dR +-=2 （1—2） 式中：dL/L 为导体的轴向应变量εL ; dr/r 为导体的横向应变量εr 由材料力学得： εL = - μεr (1—3)式中：μ为材料的泊松比，大多数金属材料的泊松比为0.3～0.5 左右；负号表示两者的变 化方向相反。
将式（1—3）代入式（1—2）得：ρρεμd R dR ++=)21( （1—4） 式（1—4）说明电阻应变效应主要取决于它的几何应变（几何效应）和本身特有的导电性能 （压阻效应）。
2、应变灵敏度它是指电阻应变片在单位应变作用下所产生的电阻的相对变化量。
(1)、金属导体的应变灵敏度K ：主要取决于其几何效应；可取l RdRεμ)21(+≈ （1—5） 其灵敏度系数为：K=)21(με+=RdRl 金属导体在受到应变作用时将产生电阻的变化，拉伸时电阻增大，压缩时电阻减小，且与其 轴向应变成正比。
传感器技术(2)-电阻应变式
电源
电阻应变计
机械应变
放大、显示
∆R R
变化
电桥电路
工作方 式
电阻应变仪
U(I) 变化
桥臂关 系
负载
11
全等臂 电桥 Z 1 = Z 2 = Z 3 = Z 4 电压输出桥：R L → ∞ , I = 0 功率输出桥： U、 I
12
2
二、直流电桥及输出特性
初始平衡条件：
eφ =
U0=
E ∆R1 ∆R 2 ∆R 3 ∆R 4 ( − + − ) 4 R1 R2 R3 R4
18
3
4、应用 举例
被测非电量 弹性 应变
（ 2）应变计式加速度传感器 元件 传感元件 电阻 (应变片)
m
（ 1）应变式力传感器
电子自 动秤
m
例 2-11 筒形结构的称重传感器 FF F 惯性系 统： a F
a = F /m
适用频率： 10 ~ 60Hz
+ cx + kx = 0 m x
π-压阻系数， E—弹性模量
6
—— 半导体材料的电阻相对变化与线应变成正比
1
（ 3）导电丝材的应变电阻效应
五、电阻应变片的分类
金属丝 式应变片 金属箔 式应变片 半导体应变片
dR = K 0 ⋅ε R
金属
几何尺寸变化
K 0 = Km = (1 + 2u ) + C (1 − 2u )
电阻率变化
金属丝 材的应变电阻效应以结构尺寸变化为主， K m=1.8 ~ 4.8 半导体
RL → ∞, I 0 → 0
E
13
SV =
U 0 E = Kε 2
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用的传感器，它可以将物体的应变转化为电阻的变化，从而实现对物体应变的测量。
其工作原理主要是利用电阻在受力作用下产生的应变效应，通过测量电阻值的变化来确定物体的应变情况。
首先，我们来了解一下电阻应变式传感器的基本结构。
它由电阻应变片、支撑件、固定件、连接线等部分组成。
其中，电阻应变片是传感器的核心部件，它通常由金属材料制成，具有一定的弹性。
当外力作用于物体表面时，电阻应变片会发生形变，从而导致其电阻值发生变化。
这种变化可以通过连接线传输到测量仪器中进行检测和分析。
其次，我们来看一下电阻应变式传感器的工作原理。
当外力作用于物体表面时，物体会产生应变，即单位长度内的形变量。
电阻应变片固定在物体表面上，随着物体的应变而产生相应的形变，从而使得电阻值发生变化。
这种变化可以通过连接线传输到测量仪器中，并经过放大、滤波等处理后，最终得到物体的应变情况。
在实际应用中，电阻应变式传感器通常被安装在需要测量应变的物体表面上。
当物体受到外力作用时，电阻应变片会产生相应的应变，从而使得电阻值发生变化。
通过测量仪器对电阻值的变化进行监测和分析，就可以得到物体的应变情况。
这种测量方法简单、灵敏，可以广泛应用于工程、科研等领域。
总的来说，电阻应变式传感器的工作原理是利用电阻在受力作用下产生的应变
效应，通过测量电阻值的变化来确定物体的应变情况。
它具有结构简单、测量精度高、响应速度快等优点，因此在工程、科研等领域得到了广泛的应用。
希望通过本文的介绍，能够让大家对电阻应变式传感器有更深入的了解。
电阻应变式传感器的工作原理及应用
成本较高
电阻应变式传感器的制造成本 较高，价格相对较贵。
对激励电源要求高
电阻应变式传感器需要稳定的 激励电源，对电源的要求较高
。
05 发展趋势与展望
技术创新与改进
微型化
随着微电子和纳米技术的发展， 电阻应变式传感器正朝着微型化 方向发展，以提高测量精度和灵
敏度。
智能化
集成化、智能化的传感器已成为趋 势，通过与微处理器和算法结合， 实现自校准、自补偿和自适应等功 能。
电阻应变片的结构与工作原理
01 基底
02 敏感栅
03 引线
04 盖片
05 工作原理
支撑电阻丝并传递应力的 介质。
由金属丝或金属箔制成的 敏感元件，用于感受形变 并产生电阻变化。
连接敏感栅与测量电路的 导线。
保护敏感栅和引线的覆盖 层。
当被测物体受到外力作用 时，粘贴在其上的电阻应 变片会随之产生形变，导 致敏感栅的电阻值发生变 化。通过测量电路可以测 量出电阻值的变化，从而 推算出受力的大小。
传感器简介
电阻应变式传感器由敏感元件、转换元件和测量电路组成， 其中敏感元件负责感知被测量的变化，转换元件将敏感元件 输出的应变信号转换为电信号，测量电路则对电信号进行测 量和输出。
电阻应变式传感器的敏感元件通常采用金属箔、金属丝等材 料，当受到外力作用时，这些材料会发生形变，导致其电阻 值发生变化，从而输出相应的电信号。
多功能化
为了满足复杂环境下的测量需求， 电阻应变式传感器正朝着多功能化 方向发展，如压力、温度、湿度等 多参数测量。
应用领域的拓展
医疗健康
01
用于监测生理参数，如血压、心电等，为医疗诊断和治疗提供
支持。
智能制造
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用的传感器，它可以将被测物体的应变变化转化为电阻值的变化，从而实现对被测物体应变的测量。
其工作原理主要包括应变测量原理和电阻变化原理两个方面。
首先，我们来看看电阻应变式传感器的应变测量原理。
当外力作用于被测物体时，物体会产生应变，即单位长度或单位面积上的形变。
而电阻应变式传感器的测量原理就是利用被测物体在受力作用下产生的微小应变，使其表面上的电阻值发生相应的变化。
这种应变导致了电阻值的变化，进而实现了对应变的测量。
其次，电阻应变式传感器的电阻变化原理也是其工作原理的重要部分。
在电阻应变式传感器中，通常会使用一种特殊的材料制成弹性应变片，当被测物体产生应变时，这些应变片也会受到影响而发生微小的形变。
这种形变会导致应变片上的电阻值产生相应的变化，从而实现了对应变的测量。
总的来说，电阻应变式传感器的工作原理是利用被测物体在受力作用下产生的微小应变，使其表面上的电阻值发生相应的变化，从而实现了对应变的测量。
通过测量电阻值的变化，我们可以准确地了解被测物体所受到的应变情况，为工程实践和科学研究提供了重要的数据支持。
除此之外，电阻应变式传感器还具有灵敏度高、响应速度快、可靠性高等优点，因此在工业自动化控制、航空航天、汽车工业、建筑工程等领域得到了广泛的应用。
它不仅可以用于测量金属、非金属材料的应变，还可以用于测量温度、压力等物理量，因此在工程领域具有重要的地位和作用。
综上所述，电阻应变式传感器的工作原理是基于应变测量原理和电阻变化原理，通过对被测物体产生的微小应变和电阻值的变化进行测量，从而实现了对应变的准确测量。
它在工业领域有着广泛的应用前景，对于提高生产效率、保障产品质量具有重要的意义。
电阻应变式称重传感器的原理和补偿
●输入电阻标准化调整
Ni Rc
Us-
T Kc
Ni T Ko
Um-
Ra
Ra = output resist. adjustm.
Re = input resist. adj ustm.
So = Zero adjustment
Rc = Span adjustment
T Kc
Tko = Temp. adjustm. zero
实际的补偿电路
为电桥电路各项参数对称， 提高抗干扰能力，应温度灵敏度 补偿，灵敏度标准化调整和输出 电阻标准化调整的补偿电阻分成 相等的两部分，对称的串接在供 桥回路和输出回路上。
完整的传感器补偿与调整电路
Us+
Rc Ni
Re
T Kc
Um+
Ra
So
3 *
Us-
Ni Rc
Ni T Ko
Um-
Ra
Ra = output resist. adjustm.
思路：温度变化使E/Ui保持不变-灵敏度S就可以保持不变；
方法：在电桥的供桥回路中串接补偿电阻RM，当温度升高， RM 随之变大，分压作用变大，供桥电压减小。
Uo∝Ui/E (Ui为实际供桥电压)
T E S Ui S
Ui E
不变，则灵敏度S 不变
温度灵敏度补偿电阻的计算
RMMG 2 (aL 2aE LE)R
的标准值时，输出回路上并联调整电阻R0；
补偿电阻：
R0最好使用高精度、高稳定度、低 温度系数的环氧压膜封装型金属膜电 阻。
6.输入电阻标准化调整
方法：在电桥的供桥回路上并联一个输入电阻标准化 调整电阻Ri。
Ri
RFGRB RFG RB
第07单元 电阻应变式传感器应用——称重实验
砝码产生的实际电压变化值:
（3）观察场景模拟实验界面情况 （4）更换砝码
片有金属丝式、箔式、薄膜式之分。
（1）电子应变片的结构
金属丝式应变片的结构包括： 1）基底 2）敏感栅 3）盖层 4）引线
（2）电阻的应变效应 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，称为金属电阻的应变效应。应变效应 图如下
原始电阻为:
⑦J2接口，测量直流电桥平衡电路输出的负端电压，即 AD623负端输入（2脚）电压；
⑧接地GND接口J4；
⑨信号AD值接口接口J3，测试经信号放大模块放大后电路 输出的电压，该电压由AD623（6脚）输出，经R3和R7分 压后采集R7的电压；
信号放大电路:
输出电压经过分压后作为A/D转换器的输入模拟电 压，即模块中信号AD值对地电压，它的为：
直流电桥电路图：
交流电桥电路：
（1）直流电桥工作原理 输出电压即为电桥输出端的开路电压，其表达式为：
（2）电阻应变片的测量电桥 电阻应变式传感器的测量直流电桥电路：
受到拉应变，电路输出电压为：
假设一只受拉，一只受压，且受力相等，使得应变 片的电阻变化大小也相等，即，电路的输出电压为：
（3）应变片直流全桥电路 将4只应变片接入电桥，且差动工作，电路构成四臂 直流电桥。当电桥四个臂的电阻发生改变而产生增 量时，假定和臂受到拉应变，和臂受到压应变，此 时若四臂电阻变化相等，即,则输出电压为：
信号放大的放大系数为：
（2）称重传感模块场景模拟界面认识
任务一 实验目的 任务二 实验原理 任务三 实验步骤
1. 启动称重传感模块 称重传感模块工作实图如图
（1）将NEWLab实验硬件平台通电并与电脑连接。
电阻应变片称重传感器工作原理
电阻应变片称重传感器工作原理电阻应变片称重传感器工作原理解析1. 什么是电阻应变片称重传感器？电阻应变片称重传感器是一种常用于测量物体重量或受力情况的传感器。
它利用电阻应变片的特性来实现力的测量，并将其转换为电信号输出。
2. 电阻应变片的基本原理电阻应变片，简称应变片，是一种金属片或薄膜，其阻值随着受力情况发生变化。
当物体受到外力作用时，应变片会发生弯曲或扭转，从而导致其电阻值发生变化。
3. 应变片与电桥电路的结合为了精确测量应变片的电阻值变化，常将其与电桥电路结合使用。
电桥电路由四个电阻元件组成，一般为电阻应变片和三个精确的固定电阻。
无激励电桥电路在无激励电桥电路中，电桥两端施加相同的电压，应变片作为一个变阻器插入电桥电路，根据其受力情况引起的电阻值变化，电桥会产生一个微小的输出电压。
通过测量这个输出电压的大小，可以推算出物体所受的力或重量。
有激励电桥电路有激励电桥电路则在无激励电桥电路的基础上添加了一个激励电源。
激励电源为电桥施加一个恒定的电压，使得电桥处于工作状态，提高了灵敏度和测量精度。
4. 使用电阻应变片称重传感器的注意事项•选用合适的电阻应变片，根据具体应用需求选择金属片或薄膜。
•搭配适宜的电桥电路，根据实际测量要求选用无激励或有激励电桥电路。
•注意电阻应变片的安装方式和位置，确保准确测量力或重量。
•防止电阻应变片的过载和机械损坏，避免影响传感器的工作性能。
结论通过电阻应变片与电桥电路的结合，电阻应变片称重传感器能够准确地测量物体的重量或受力情况。
这种传感器具有简单、可靠的特点，被广泛应用于工业生产、航空航天、交通运输等领域。
了解其工作原理和使用注意事项，能够更好地应用电阻应变片称重传感器进行实际生产和测量工作。
5. 电阻应变片的灵敏度和线性度在使用电阻应变片称重传感器时，我们需要关注其灵敏度和线性度。
灵敏度是指传感器输出信号对于输入信号变化的反应程度。
对于电阻应变片称重传感器来说，灵敏度可以通过应变片的量程值来表示。
电阻应变式称重传感器的工作原理
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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。
关于应变式传感器的应用
关于应变式传感器的应用一、电阻应变片的结构及工作原理：1、应变片基本结构：电阻应变片由敏感栅、基片、覆盖层和引线等部分组成。
其中，敏感栅是应变片的核心部分，它是用直径约为0.025mm的具有高电阻率的电阻丝制成的，为了获得高的电阻值，电阻丝排列成栅网状，故称为敏感栅。
将敏感栅粘贴在绝缘的基片上，两端焊接引出导线，其上再粘贴上保护用的覆盖层，即可构成电阻丝应变片。
2、电阻应变片是能将被测试件的应变量转换成电阻变化量的敏感元件。
它是基于电阻应变效应而制成的。
即导体、半导体材料在外力作用下发生机械形变，导致其电阻值发生变化的物理现象称为电阻应变效应。
3、应变片类型有：应变片主要有金属应变片和半导体应变片两类。
金属丝式应变片，金属箔式应变片，金属薄膜应变片，半导体应变片。
二、应变式传感器应用：1.应变式测力与荷重传感器；⑴柱式力传感器；⑵梁式力传感器。
2、电阻应变式侧力传感器在功率测定方面的应用就是这种例子2，测功机广泛应用于使用中的汽车、拖拉机、飞机、船舶、工程机械、矿山机械的实际抢出功率和工作效率的在线检测, 它为设备优化设计和质检提供可亦的数据。
以前的测功机采用机械刻度盘式, 目前正逐渐被带徽机的数显式测功机所取代。
功率测定对于确定新设计的动力机械的工作能力、能源消耗、效率、使用寿命及安全性能等都是一个极为重要的特性参数, 对老设备进行技术改造也需要进行功率测定。
功率测定的首要问题是选择合适的测力传感器, 这种传感器既要满足一定的技术指标, 又要满足设备的结构尺寸要求。
例如, SL型传感器就是为改造小功率柴油机测功设备而专门研制的。
现在，电阻应变式测力传感器在柴油机生产等行业得到广泛应用, 为提高内燃机的品质、降低能耗起到重要的作用。
2、能源计量能源在贸易和使用中精确的计量是十分必要的。
原来的计量器具都是机械式的, 存在称量慢、精度低、操作维修不方便等缺陷。
目前由于传感器技术的飞速发展, 各种电子计量器具应用已十分普迫。
称重传感器实验
称重传感器实验
称重传感器实验
称重传感器的学习与测试实验目的：掌握称重传感器的工作原理及在配料系统中的
作用。
电阻应变片式称重传感器
电阻应变片式称重传感器是将电阻应变片粘贴在弹性敏感元件（弹性体）上，然后以
适当方式组成电桥。
弹性体可把被测的重量转换成弹性体的应变值，而由作为传感元件的
电阻应变计将弹性体的应变同步地转换成电阻值的变化，实现非电量转换成电量以便输出。
在钢制圆柱形弹性体上，成对地在纵向和横向粘贴上R1至R4共4个应变片。
当弹性
体受重量F 的作用时，纵向压缩和横向拉伸，使粘贴其上的应变片亦随之同步变形而改变其
电阻值。
由于应变片连接成平衡电桥，应变电阻的变化会引起电桥的不平衡，从而输
出信号。
该信号与所受外力（重量F ）成正比。
实验方法：用数字万用表测出不同负荷下称重传感器的输出值及经过放大电路后的输
出值。
并判断负荷与输出值之间是否具有线性关系。
实验结果：绘出不同荷重下传感器及变速器输出的电压值。
电阻应变式称重传感器等工作原理
电阻应变式称重传感器等工作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。
称重传感器的工作原理
称重传感器的工作原理
称重传感器是一种用于测量物体质量或重量的传感器。
它们基于压力或应变原理工作，其中包括以下几种常见的原理：
1. 应变片原理：这种传感器包含一个或多个应变片，通过物体施加压力或质量产生的应变来测量负荷。
应变片是金属薄片，当施加负荷时，它们的电阻值会发生微小的变化，这种变化与物体的重量成正比。
2. 电磁感应原理：这种传感器利用一个铁芯和线圈的组合来测量重量。
当物体放置在传感器上方时，物体的重力作用于铁芯，使得线圈的电感发生变化。
通过测量电感的变化，可以确定物体的重量。
3. 压电效应原理：压电传感器基于压电材料的特性，当施加压力时，这些材料会产生电荷。
通过测量这些电荷的大小，可以确定物体的重量。
4. 容量原理：这种传感器包含两个电极，它们之间有一层绝缘体。
当物体放置在绝缘体上时，会改变电极之间的电容。
通过测量电容的变化，可以确定物体的重量。
以上是一些常见的称重传感器的工作原理，它们可以根据具体的应用需求选择合适的类型。
应变式测力与称重传感器
应变式测力与称重传感器摘要：当今时代，传感器技术已形成为电子工业基础产品的一个独立门类，是信息社会的重要技术基础，应变式力传感器用作静态、动态条件下测力或称重，在我国工业生产过程检测与控制、自动计量等领域已大量应用。
随着技术进步以及用现代电子信息技术改造传统产业的深入，其需求量日趋增加。
关键词：应变式测力传感器；应变式称重传感器；电阻应变片；电桥；线性度一、应变式测力与称重传感器原理：应变式测力与称重传感器的工作原理是以应变效应为基础的。
它由弹性体、电阻应变片及若干元器件组成。
将四片（或8片）电阻应变片粘贴在弹性体上, 当有负荷作用时, 弹性体在贴片处即产生拉、压成双的弯曲应力（或剪应力）, 从而使应变片发生阻值变化, 利用惠斯顿电桥电路就可输出电信号（见图1），传感器的工作原理框图如图2 所示。
(一)信号处理电路 1.转换电路应变片将应变的变化转换成电阻相对变化R R∆，还要把电阻的变化再转换为电压或电流的变化，才能用电测仪表进行测量。
通常采用电桥电路实现微小阻值变化的转换。
2.直流电桥（1）直流电桥的工作原理四臂电桥如上图所示，因为应变片电阻值变化很小，可以认为电源供电电流为常数，即加在电桥上的电压也是定值，假定电源为电压源，内阻为零，则流过负载电阻L R 的电流为)()())((2143432143213241R R R R R R R R R R R R R R R R R UI L L ++++++-=LI =0时电桥平衡，则平衡条件为：3241R R R R =若将应变片接入电桥一臂，应变片的阻值变化量可以用检流计转换为电流L I 的大小表示（称偏转法），也可以用改变相邻桥臂阻值的方法，使L I 恢复到零（称零读法）然后根据相邻桥臂阻值的变化来确定应变片的阻值变化。
（2）不平衡直流电桥的工作原理及灵敏度当电桥后面接放大器时，放大器的输入阻抗都很高，比电桥输出电阻大很多，可以把电桥输出端看成开路，电桥的输出式为：UR R R R R R R R U ))((432132410++-=应变片工作时，其电阻变化ΔR ，此时有不平衡电压输出。
电阻应变式传感器工作原理及应用_刘安
高考 ·学科教育·二○一三年四月83电阻应变式传感器工作原理及应用海南省高级技工学校 刘 安摘 要：电阻应变式传感器是将被测非电量转变成电阻值，通过测量电阻值达到测量非电量的目的。
利用电阻式传感器可以测量形变、压力、力、位移、加速度和温度等非电量参数。
电阻应变式传感器是测量这些参数应用最广泛的传感器。
本文主要阐述了电阻应变效应、应变片、电阻应变式传感器的结构及工作原理，并简述了其应用。
关键词：电阻应变效应、应变片、电阻应变式传感器、应用。
随着科学技术的飞速发展，传感器的重要性正日益为人们所认识，国内外都已将传感器技术列为优先发展的科技领域之一。
目前，传感器已应用到日常生活、工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、医学诊断等广泛的领域。
可以说，传感器无处不在。
传感器是能够感受规定的被测量（物理量、化学量、生物量等）并按照一定规律转换成便于处理和传输的另一种物理量（即电量）的装置。
而电阻应变式传感器是把位移、力、压力、加速度、扭矩等非电物理量转换为电阻值变化的传感器，具有灵敏度高、稳定性好等优点，因此在自动检测与控制技术领域里得到了广泛的应用。
一、电阻应变效应导体或半导体材料在受到外力作用下而产生机械形变时，其电阻值也发生相应变化的现象称为电阻应变效应。
电阻应变片的主要工作原理是基于电阻应变效应。
Sl R ρ=对于一根长为l、 截面积为S、 电阻率为ρ的金属电阻丝，其电阻值为：若金属丝在轴向受到应力的作用, 其长度变化Δl, 截面变化ΔS, 电阻率变化Δρ, 而引起电阻变化ΔR。
则可以得到以下结论：当金属电阻丝拉伸时，其电阻值增加；当金属电阻丝被压缩时，电阻值减小。
但电阻值变化的范围很小。
εK RR=∆大量实验证明，具有初始电阻R 的应变片发生应变，使电阻值发生相应的变化ΔR，则在一定的应变范围内，应变片满足式中:RR ∆为电阻变化率;k 为灵敏度系数; ε为应变值。
应变片的灵敏度系数k 主要受两个因素影响：材料的几何尺寸和电阻率。
4路传感器称重原理
4路传感器称重原理1. 传感器称重原理概述传感器是一种能够将物理量转换为电信号的设备。
在称重领域中，传感器被广泛应用于测量和监测重量。
称重传感器的原理在于感知所施加物体的重力，然后转化为电信号输出。
2. 电阻应变式称重传感器原理电阻应变式称重传感器是应变计原理的应用。
应变计通过材料的变形来测量由外力引起的变形。
当外力施加在传感器的物体上时，传感器内部的弹性体会产生应变，从而改变电阻值。
应变计将这种应变转化为电阻变化，再通过电桥电路将这种变化转化为电信号输出。
电阻应变式称重传感器的特点是灵敏度高且线性度好。
3. 容量式称重传感器原理容量式称重传感器是利用电容变化的原理测量重力的传感器。
传感器内部有一个金属弹片和一个活动平面构成电容，弹片固定在称重传感器结构上，而活动平面连接到待称重的物体上。
当物体施加重力时，活动平面发生微小变形，从而改变电容值。
通过测量电容的变化，可以得知所施加物体的重量。
4. 挂载式称重传感器原理挂载式称重传感器通常用于测量大而重的物体，如货车、电梯等的重量。
它是通过将物体悬挂在传感器上，利用弹簧或气压技术进行重力计算的。
当物体悬挂在传感器上时，传感器会感知到物体施加的垂直向下的重力，并将这个重力转化为电信号输出。
5. 压电式称重传感器原理压电式称重传感器采用了压电效应来测量物体的重力。
压电效应是一种材料在外力作用下产生电荷或电势差的现象。
在压电式称重传感器中，物体的重力通过传感器上的压电元件产生应变，从而产生电荷。
然后，这个电荷被测量并转化为相应的电信号输出。
总的来说，传感器称重原理基本上可以归纳为应变计原理、电容变化原理、悬挂测力计原理和压电效应原理。
这些原理通过将外力转化为电信号，实现了对物体重量的测量和监测。
称重传感器在工业自动化、交通运输、医疗设备等领域中有着广泛的应用，能够帮助我们实现重量检测和负荷监测等功能。
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。
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电阻应变式称重传感器的原理和应变片技术
2012/7/26阅
随着科学技术与经济的发展进步，电子衡器作为百姓日常生活中一种贸易结算的手段，已经被广泛使用。
无论小到几公斤的电子计价秤，还是大到100多吨的电子汽车衡都是由称重传感器这一主要部件实现质量与电量的转换的。
因此对称重传感器的结构组成，工作原理及相关知识的阿了解，对于从事检定和修理方面的工作人员来说尤为重要。
下面就从几个方面对电阻应变式称重传感器作以具体介绍。
一、电阻应变式称重传感器的工作原理和结构
电阻应变式称重传感器之所以能作为质量——电量的转换元件，是基于金属丝在受拉或受压后会发生弹性形变，其电阻值也随之产生相应的变化这一物理特性实现的。
当电阻应变片内金属丝受到外力作用发生弹性形变时，它的长度L，横截面s及电阻率P均会发生相应的变化。
电阻相对变化为
电阻相对变化公式
称重传感器接线图
在钢制的弹性体上，成对地在纵向和横向上贴有R1，R2，R3，R4共4个电阻应变片，它们组成一个全桥式测量电路，如图所示。
图中A，c两点接人激励电压u，一般使用交流或直流电源供电，B，D两点为输出端，工作时将输出电压信号u。
这种桥式测量电路，可以灵敏
地测量极微小的电阻变化。
当弹性体受物体的作用时，弹性体便产生弹性形变，粘在其表面的电阻应变片随其同步地变形，因而改变了它们的电阻值。
电阻应变片的长度L，截面积S，电阻率P均随之发生变化。
由于电阻应变片组成的桥式电路是平衡的，电阻应变片的电阻变化会引起电桥的不平衡，从而输出电压信号，该信号与物体的质量()成正比。
根据上述原理制成的应变式称重传感器主要由三部分组成，即弹性元件，电阻应变片和测量电路，用专门、十分严格的粘贴技术并通过连接线将这三者联系起来，就可以实现质量——电量信号之间的线性变换。
二，电阻应变片的主要技术特性
1．灵敏度。
金属丝的灵敏度系数(Ko)是表示金属丝受力后，电阻的相对变化与轴向长度的相对变化之间的关系。
当金属丝制成应变片后，应变片的灵敏系数K就是一个新的量值了，而且K恒小于Ko。
这是由于胶基对力传递变形失真外，主要还有横向效应，而且K还是温度的函数，所以对K的要求是稳定性。
2．线性度。
弹性体上的应变敏感元件，其电阻的相对变化AK／K理论上呈线性关系。
实际上，当施加到弹性体上的力超过一定范围时，就会出现非线性关系。
3，横向效应。
粘贴在弹性体上的应变片，其敏感栅有许多条直线及圆角部分组成。
当受到纵向应力之后，直线段的电阻将增加，圆角部分的电阻将减小，其综合效应是使应变片的灵敏度下降，这种现象称为应变片的横向效应。
在工程上采用箔式应变片可减小横向效应。
4．机械滞后和热滞后。
当对贴有应变片的弹性体循环加载和卸载时，应变片的AR／R与AL ／L之间的特性曲线的不重合程度称为机械滞后。
把加载和卸载特性曲线的最大差异值称为应变片的机械滞后值。
它的物理意义是，保持外界条件不变，对弹性体循环加载、卸载过程中，对同一载荷，应变片输出的差值即为机械机械滞后值。
当弹性体受到恒定外力时环境温度改变时应变片的电阻值也要变化。
在循环改变温度时，应变片在同一温度下电阻的差值称为应变片的热滞后值。
5．零漂和蠕动。
在恒温条件下，贴有应变片的弹性体不承受任何载荷，应变片的阻值随时间变化的情况称为应变片的零漂。
在恒温条件下，加到贴有应变片的弹性体上的载荷力恒定，应变片的应变输出随时问变化的情况称为应变片的蠕动。
6应变极限。
粘贴在弹性体上的应变片所能测量的最大载荷力称为应变极限。
在恒温条件下，缓慢均匀地施加载荷力，当应变片的输出大于机械应变的10％时，就认为应变片已接近破坏状态，此时的应变值就称为应变极限值。
7．电阻应变片的疲劳寿命。
应变片粘贴到降陛体上之后，在应变极限之内往复循环地施加载荷，应变片所能承受某一特定载荷作用的循环次数为应变片的疲劳寿命。
一般这一指标可达10的6次方。
8电阻应变片的容许电流。
应变片接成桥路之后，当有电流通过时，将会产生热量，可以使电阻应变片的温度升高。
当电流超过允许电流值时，可能造成应变片烧断栅丝。
显然，允许电流与弹性体的尺寸、材料的导热系数及应变片本身的尺寸等条件有关。
使用中不允许超过允许电流的数值并注意相关的条件。
9电阻应变片的绝缘电阻。
应变片的引线与弹性体之间的电阻值称为绝缘电阻。
它的数量极为兆欧级。
刘思聪，刘文华，左占林
(作者单位：齐齐哈尔市大型衡器检测站，齐齐哈尔市计量技术开发研究所)。