电阻式传感器的应用ppt课件
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《电阻应变式传感器》课件
1
电阻应变效应简介
深入了解电阻应变效应的基本原理和工作机制。
2
变形与电阻变化的关系
解释传感器受力变形时导致电阻变化的关系。
3
应变片的材料和制作工艺
探索应变片所使用的材料和制作工艺，以及其对传感器性能的影响。
电路设计
桥式电路的原理
了解桥式电路在电阻应变式传感 器中的作用和原理。
电阻应变式传感器的电路 设计要点
常见故障及排除方法
提供常见故障和ห้องสมุดไป่ตู้题的排除方法，确保传感器 的正常运行。
结论
1 优缺点和特点
总结电阻应变式传感器的优缺点和特点，了解其适用性和局限性。
2 市场前景和研究方向
展望电阻应变式传感器在未来的市场前景和可能的研究方向。
《电阻应变式传感器》 PPT课件
这是一份关于电阻应变式传感器的课件，将介绍该传感器的概述、原理、电 路设计和应用实例，帮助您理解其优缺点和市场前景。
传感器的概述
电阻应变式传感器
了解什么是电阻应变式传感器以及其在不同领 域的应用。
传感器的类型和特点
探索不同类型的传感器及其独特的特点和优势。
电阻应变式原理
探索设计电路时需要注意的关键 要点。
信号放大与滤波电路的设计
讲解信号放大和滤波电路在传感 器中的设计原则。
应用实例
1
工业自动化控制
展示电阻应变式传感器在工业领域中实
航空航天、汽车和建筑
2
际应用的案例。
探索电阻应变式传感器在航空航天、汽 车和建筑等领域的广泛应用。
维护与保养
维护周期和方法
讲解电阻应变式传感器的维护周期和适当的维 护方法。
电阻式传感器精品PPT课件
6. 理解应变式传感器的结构设计及应用
2
3
概述
电阻应变式传感器——利用电阻应变片将应变转换为电阻变
化的传感器。 主要用途——测量力、力矩、压力、加速度、重量等。
4
电阻应变式传感器的工作原理
将电阻应变片粘贴在弹性元件特 定表面上，当力、扭矩、速度、加速度 及流量等物理量作用于弹性元件时，会 导致元件应力和应变的变化，进而引起 电阻应变片电阻的变化。电阻的变化经 电路处理后以电信号的方式输出。
6
设有一段长为L，截面积为A，电阻率为ρ的导 体(如金属丝)，它具有的电阻为
L
2r 2(r-dr)
F
F
R l
A
L+dL
ρ:电阻系数 l:金属导线长度 A:金属导线截面积
当它受到轴向力F而被拉伸(或压缩)时，其L、A和ρ
均发生变化。
7
R l
A
两边取对数：ln R ln L ln A ln
两边微分：dR d dA dl R Al
16
敏基粘感底结栅—剂——固— —定应 用敏变 粘感片 结栅中剂，最分并重别使要把敏的盖感部层和栅分敏与，感弹由栅性某固种 元结金 件于属 相基细 互底丝 绝；绕 缘在成 ； 栅应使形变用。计应应工变变作计计 时 时中 ， ，实 基 用现底粘应起结变着剂把把-电试应阻件变转应计换变基的准底敏确 再感地 粘元传 贴件递 在。给 试敏敏 件感感 表栅栅 面 合的的金作被材用测料，部的为位选 此 ，择 基 因对 底 此所必粘制须结造很剂的薄也电，起阻一着应般传变为递计应0.0性 变2～能 的0的 作.04好 用m坏 。m起。着常决 定性的作用。
——为金属材料的泊松比
d/ —金属丝电阻率的相对变化量
代入
2
3
概述
电阻应变式传感器——利用电阻应变片将应变转换为电阻变
化的传感器。 主要用途——测量力、力矩、压力、加速度、重量等。
4
电阻应变式传感器的工作原理
将电阻应变片粘贴在弹性元件特 定表面上，当力、扭矩、速度、加速度 及流量等物理量作用于弹性元件时，会 导致元件应力和应变的变化，进而引起 电阻应变片电阻的变化。电阻的变化经 电路处理后以电信号的方式输出。
6
设有一段长为L，截面积为A，电阻率为ρ的导 体(如金属丝)，它具有的电阻为
L
2r 2(r-dr)
F
F
R l
A
L+dL
ρ:电阻系数 l:金属导线长度 A:金属导线截面积
当它受到轴向力F而被拉伸(或压缩)时，其L、A和ρ
均发生变化。
7
R l
A
两边取对数：ln R ln L ln A ln
两边微分：dR d dA dl R Al
16
敏基粘感底结栅—剂——固— —定应 用敏变 粘感片 结栅中剂，最分并重别使要把敏的盖感部层和栅分敏与，感弹由栅性某固种 元结金 件于属 相基细 互底丝 绝；绕 缘在成 ； 栅应使形变用。计应应工变变作计计 时 时中 ， ，实 基 用现底粘应起结变着剂把把-电试应阻件变转应计换变基的准底敏确 再感地 粘元传 贴件递 在。给 试敏敏 件感感 表栅栅 面 合的的金作被材用测料，部的为位选 此 ，择 基 因对 底 此所必粘制须结造很剂的薄也电，起阻一着应般传变为递计应0.0性 变2～能 的0的 作.04好 用m坏 。m起。着常决 定性的作用。
——为金属材料的泊松比
d/ —金属丝电阻率的相对变化量
代入
传感器原理及应用PPT教程课件专用
湿度传感器
湿度传感器能够监测室内湿度变化，与加湿器、除湿器等设备配合，保持室内湿度在适宜 范围内，避免潮湿或干燥对家居环境和人体健康的影响。
光照传感器
光照传感器能够感知室内光线强弱，与照明设备联动，实现室内光线的自动调节。同时， 还可用于窗帘、百叶窗等设备的自动控制，提高室内采光效果。
未来发展趋势预测
传感器应用领域
医疗领域
用于监测人体生理参数，如体 温、血压、心率等，以及医疗 设备中的控制和检测。
智能家居
用于实现家庭环境的智能化控 制，如温度控制、照明控制等。
工业自动化
用于检测和控制生产过程中的 各种参数，如温度、压力、流 量等。
环保领域
用于监测大气、水质等环境参 数，为环境保护提供数据支持。
传感器与通信接口的电路 设计
介绍传感器与通信接口之间的 电路设计，包括信号调制、解 调、编码、解码等。
接口电路设计的实例分析
通过具体案例，分析接口电路 设计的实现过程及效果。
06 传感器在物联网和智能家 居中应用展望
物联网中传感器作用及发展趋势
物联网中传感器的作用
物联网中的传感器是实现万物互联的基础， 它们能够感知和测量各种物理量，如温度、 湿度、压力、光照等，并将这些数据转换为 可处理和传输的数字信号，为物联网应用提 供实时、准确的数据支持。
新型传感器的研发
针对特定应用场景和需求，未来将研发更多新型传感器。例如，柔性传感器、生物传感器、化学传感器 等，它们将具有更高的灵敏度、选择性和稳定性，为物联网和智能家居等领域的发展提供有力支持。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
牌和型号。
注意传感器的尺寸、重量、 安装方式等是否符合应用场
湿度传感器能够监测室内湿度变化，与加湿器、除湿器等设备配合，保持室内湿度在适宜 范围内，避免潮湿或干燥对家居环境和人体健康的影响。
光照传感器
光照传感器能够感知室内光线强弱，与照明设备联动，实现室内光线的自动调节。同时， 还可用于窗帘、百叶窗等设备的自动控制，提高室内采光效果。
未来发展趋势预测
传感器应用领域
医疗领域
用于监测人体生理参数，如体 温、血压、心率等，以及医疗 设备中的控制和检测。
智能家居
用于实现家庭环境的智能化控 制，如温度控制、照明控制等。
工业自动化
用于检测和控制生产过程中的 各种参数，如温度、压力、流 量等。
环保领域
用于监测大气、水质等环境参 数，为环境保护提供数据支持。
传感器与通信接口的电路 设计
介绍传感器与通信接口之间的 电路设计，包括信号调制、解 调、编码、解码等。
接口电路设计的实例分析
通过具体案例，分析接口电路 设计的实现过程及效果。
06 传感器在物联网和智能家 居中应用展望
物联网中传感器作用及发展趋势
物联网中传感器的作用
物联网中的传感器是实现万物互联的基础， 它们能够感知和测量各种物理量，如温度、 湿度、压力、光照等，并将这些数据转换为 可处理和传输的数字信号，为物联网应用提 供实时、准确的数据支持。
新型传感器的研发
针对特定应用场景和需求，未来将研发更多新型传感器。例如，柔性传感器、生物传感器、化学传感器 等，它们将具有更高的灵敏度、选择性和稳定性，为物联网和智能家居等领域的发展提供有力支持。
THANKS FOR WATCHING
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牌和型号。
注意传感器的尺寸、重量、 安装方式等是否符合应用场
电阻应变式传感器PPT课件
R R
KS x
（2-9）
2.2.4 应变片的测试原理
用应变片测量应变或应力时，是将应变片粘贴于对 象上。在外力作用下，被测对象表面产生微小机械 变形，粘贴在其表面上的应变片亦随其发生相同的 变化，因此应变片的电阻也发生相应的变化。
第6页/共53页
2.3 电阻应变片的种类、材料和参数
2.3.1 电阻应变片的种类 1. 丝式应变片
令
KS dR/ R (1 2) d /
x
x
（2-8）
K S 称为金属丝的灵敏系数 。表示金属丝产生单位变
形时，电阻相对变化的大小。
第5页/共53页
2.2.3 应变片的特性
实验证明，在金属丝变形的弹性范围内，电阻的相
对变化 dR / R 与应变x 成正比，因而 KS 为一常数。
式（2-8）以增量表示为
2.5 电阻应变式传感器的温度误差及其补偿
2. 应变片自补偿法 粘贴在被测部位上的是一种特殊应变片，当温度变
化时，产生的附加应变为零或相互抵消，这种特殊应
变片称为应变片自补偿法。下面介绍两种自补偿应变
片。
（1）选择式自补偿应变片
由式(2-23)可知，实现温度补偿的条件为
t
at K
(m
g )t
0
则
K(m g )
பைடு நூலகம்
t1
0 (m g )t
（2-19）
折算为应变，则
第22页/共53页
2. 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
l
t
t (m g )t
l0
t 引起的电阻变化为
R R t 0 K(m g)t
（2-20） （2-21）
《电阻应变式传感器》课件
薄膜电阻应变式传感器利用薄膜材料制作，具有高灵敏度、低热误差等特点；微型电阻应变式传感器则具有体积 小、重量轻、易于集成等优点，常用于微机电系统等领域。
03
电阻应变式传感器的测量电路
直流电桥测量电路
优点
简单、可靠、稳定性好。
缺点
对温度变化敏感，需要采取温度 补偿措施。
交流电桥测量电路
优点
对直流电源的稳定性要求较低，可以减小电源波动对测量结 果的影响。
在工业生产过程中，电阻应变式压力传感器被广泛应 用于压力控制、流量控制等场合，如气瓶压力监测、 管道压力监测等。
汽车行业
汽车发动机、气瓶、刹车系统等都需要用到压力传感 器，来监测和控制各种气体和液体的压力。
位移传感器的应用实例
自动化生产线
在自动化生产线上，位移传感器被用来检测和控制系 统中的物体位置，如机器人手臂的定位、传送带的物 体位置检测等。
电阻应变式传感器
目 录
• 电阻应变式传感器简介 • 电阻应变式传感器的类型与特性 • 电阻应变式传感器的测量电路 • 电阻应变式传感器的误差来源与补偿方法 • 电阻应变式传感器的应用实例
01
电阻应变式传感器简介
定义与工作原理
定义
电阻应变式传感器是一种将应变转换为电阻变化的传感器，通过测量电阻的变 化来测量受力状态。
总结词
半导体应变式传感器具有高灵敏度、 低温度系数和良好的线性等优点。
详细描述
半导体应变式传感器利用半导体的压 阻效应，即当半导体受到外力作用时 ，其电阻值会发生变化。这种传感器 常用于测量加速度、压力和振动等物 理量。
陶瓷电阻应变式传感器
总结词
陶瓷电阻应变式传感器具有耐高温、耐 腐蚀、高绝缘性和良好的稳定性等特点 。
03
电阻应变式传感器的测量电路
直流电桥测量电路
优点
简单、可靠、稳定性好。
缺点
对温度变化敏感，需要采取温度 补偿措施。
交流电桥测量电路
优点
对直流电源的稳定性要求较低，可以减小电源波动对测量结 果的影响。
在工业生产过程中，电阻应变式压力传感器被广泛应 用于压力控制、流量控制等场合，如气瓶压力监测、 管道压力监测等。
汽车行业
汽车发动机、气瓶、刹车系统等都需要用到压力传感 器，来监测和控制各种气体和液体的压力。
位移传感器的应用实例
自动化生产线
在自动化生产线上，位移传感器被用来检测和控制系 统中的物体位置，如机器人手臂的定位、传送带的物 体位置检测等。
电阻应变式传感器
目 录
• 电阻应变式传感器简介 • 电阻应变式传感器的类型与特性 • 电阻应变式传感器的测量电路 • 电阻应变式传感器的误差来源与补偿方法 • 电阻应变式传感器的应用实例
01
电阻应变式传感器简介
定义与工作原理
定义
电阻应变式传感器是一种将应变转换为电阻变化的传感器，通过测量电阻的变 化来测量受力状态。
总结词
半导体应变式传感器具有高灵敏度、 低温度系数和良好的线性等优点。
详细描述
半导体应变式传感器利用半导体的压 阻效应，即当半导体受到外力作用时 ，其电阻值会发生变化。这种传感器 常用于测量加速度、压力和振动等物 理量。
陶瓷电阻应变式传感器
总结词
陶瓷电阻应变式传感器具有耐高温、耐 腐蚀、高绝缘性和良好的稳定性等特点 。
电阻应变式传感器的工作原理PPT课件可编辑全文
图为 应变片敏感栅半
圆弧部分的形状。沿 轴向应变为ε，沿横向 应变为εr 。
θ
dθ
dl
20丝21绕式应变片敏感栅半圆弧形部分
若敏感栅有n根纵栅，每根长为l，半径为r，在轴
向应变ε作用下，全部纵栅的变形视为ΔL1
ΔL1= n lε 半圆弧横栅同时受到ε和εr的作用，在任一微小段长度 d l = r dθ上的应变εθ可由材料力学公式求得
1 2r1 2rco 2s
每个圆弧形横栅的变形量Δl为
l 0 rd l0 rd 2 r r
纵栅为n根的应变片共有n-1个半圆弧横栅，全部横栅
的变形量为 L2n20 212 1rr
应变片敏感栅的总变形为
L L 1 L 2 2 n 2 n l 1 r n 2 1 rr
敏感栅栅丝的总长为L，敏感栅的灵敏系数为KS，则 电阻相对变化为
2021
2.箔式应变片 它是利用照相制版或光刻技术将厚约0.003～0.01mm的金
属箔片制成所需图形的敏感栅，也称为应变花。 优点：①.可制成多种复杂形状尺寸准确的敏感栅，其栅长l可 做0.2mm，以适应不同的测量要求；②.与被测件粘贴结面积 大； ③.散热条件好，允许电流大，提高了输出灵敏 度； ④.横向效应小。
中给出了为1/10和1/20时δ的数值。
误差δ的计算结果
l
δ（%）
1/10
1.62
1/20
0.52
2021
由表可知，应变片栅长与正弦应变波的波长之比愈
小，相对误差δ愈小。当选中的应变片栅长为应变波长
的（1/10~1/20）时，δ将小于2%。
因为
f
式中 υ——应变波在试件中的传播速度； f——应变片的可测频率。
传感器原理与应用—电阻式ppt课件
电阻应变式传感器
电阻应变片工作原理总结：
☫ 电阻应变片工作原理基于应变电阻效应，感受灵敏栅轴 向线应变，输出电阻应变，即： ☫ 金属材料：K0=Km=(1+2μ)+C(1-2μ)
△ R K ， K 导电丝材的灵敏系数 0ε 0— R
前部分为受力后金属丝几何尺寸变化所致;后部分为电阻 率随应变而变的部分。金属应变片的应变电阻效应以 结构尺寸变化为主，属于结构型传感器。 前部分同样为尺寸变化所致；后部分为半导体材料的压 阻效应所致。半导体应变片的压变电阻效应主要基于 压阻效应，属于物性型传感器。
20
☫ 半导体材料：K0=KS=(1+2μ)+πE
2018/10/20
电阻应变式传感器 (2) 电阻应变式传感器的结构与类型
☻ 应变计的结构
利用导电材料的应变电阻效应，可以制成测量试件表面 应变的敏感元件，即：电阻应变计（片），简称应 变计（片） strain gauge 。
☻ 应变计的结构型式及其组成
下面将介绍几种典型的电参量型传感器，包括电 阻输出型、电感输出型、电容输出型三类电参量 型传感器。
2018/10/20
3
电参量型传感器
电阻式传感器
电感式传感器
电容式传感器
电参量型传感器测量电路
2018/10/20
4
电阻式传感器
被测量变化能引起传感器输出电阻值变化的 传感器统称为电阻输出型传感器，简称电阻 式传感器。
♛ 金属应变片的电阻变化主要由其结构尺寸变化所致，故金
2018/10/20
属应变片属于结构型传感器。
18
电阻应变式传感器 ② 半导体应变片的应变电阻效应 ☫ 压阻效应：指半导体材料在某一轴向受外力时，其
《电阻式传感器 》课件
绕制或印刷导电线路
在弹性元件上绕制或印刷导电线路，确保 线路的电阻值和稳定性。
04
电阻式传感器的实际应用 案例
压力传感器
01
压力传感器是一种常见的电阻式传感器，它能够将压力信号转换为电 信号，从而实现压力的测量和控制。
02
在汽车工业中，压力传感器被广泛应用于发动机控制、气瓶压力监测 、空调系统等。
市场发展与竞争格局
市场需求
随着工业自动化、智能制造等领域的发展， 电阻式传感器的市场需求不断增长。
竞争格局
国内外企业在电阻式传感器市场上展开激烈竞争， 技术、品质和服务成为竞争的关键因素。
市场趋势
未来电阻式传感器市场将朝着智能化、小型 化、集成化、高精度和高可靠性的方向发展 。
06
总结与展望
电阻式传感器的重要地位
温度影响
电阻式传感器的电阻值会受到温度的影响，导致测量结果的误差。因此，需要采 取一定的温度补偿措施。
稳定性
经过长时间使用和多次测量后，电阻式传感器仍能保持其基本特性的能力，是衡 量传感器性能的重要指标。
响应时间与恢复时间
响应时间
电阻式传感器对输入物理量变化做出 反应的时间，即从输入变化到输出变 化所需的时间。
原材料准备
根据设计要求，准备所需的敏感材料、弹 性材料和辅助材料。
性能测试与校准
对制造完成的电阻式传感器进行性能测试 和校准，确保其测量精度和稳定性达到预 期要求。
制造弹性元件
根据设计图纸，采用机械加工或成型工艺 制造弹性元件。
组装与调整
将敏感元件、弹性元件和导电线路组装在 一起，并进行必要的调整和测试，以确保 传感器性能符合要求。
生物材料
结合生物材料，开发出具有生物 相容性和生物活性的传感器，用 于医疗、生物监测等领域。
《热电阻式传感器》课件
测量范围
热电阻式传感器能够测量的温度 范围，通常以摄氏度或开尔文表 示。
测试方法
对热电阻式传感器进行性能测试 的方法，包括静态测试和动态测 试，以及在不同温度和湿度条件 下的测试。
03
热电阻式传感器的应用实例
温度测量与控制
总结词
热电阻式传感器在温度测量和控制领域具有广泛应用，能够实现高精度、快速响应的温度检测 。
详细描述
在流量测量领域，热电阻式传感器常用于测量液体或气体的流量。通过测量流 经传感器的流体温度变化，可以计算出流体的流速和流量，广泛应用于石油、 化工、水处理等领域。
压力与液位检测
总结词
热电阻式传感器可以用于测量压力和液位，具有测量范围广 、精度高的优点。
详细描述
在压力和液位检测领域，热电阻式传感器常用于测量液体或 气体的压力和液位。通过测量压力或液位对传感器的影响， 可以计算出压力或液位的大小，广泛应用于工业自动化控制 和流体动力学研究等领域。
03 陶瓷热电阻
利用陶瓷的电阻随温度变化的特性，常用材料如 钛酸钡、氧化锌等。
制造工艺与流程
材料制备
根据所选材料，通过 熔炼、粉末冶金、化 学气相沉积等方法制 备敏感元件材料。
加工成型
将制备好的材料加工 成所需的形状和尺寸 ，如薄膜、棒材、管
材等。
热处理与稳定化
通过热处理使材料达 到一定的机械性能和 稳定性，并进行必要
安装要求高
热电阻式传感器的安装位 置和方式对测量结果有一 定影响，需要专业人员进 行安装和调试。
改进方向与技术发展
新材料研发
研究新型的热电阻材料，以提高传感 器的测量精度和稳定性。
智能化技术应用
利用人工智能和大数据技术对热电阻 式传感器进行数据处理和分析，以提
相关主题
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箔式应变片中的箔栅是金属箔通过光刻、腐蚀等工艺制 成的。箔的材料多为电阻率高、热稳定性好的铜镍合金。箔 式应变片与片基的接触面积大得多，散热条件较好，在长时 间测量时的蠕变较小，一致性较好，适合于大批量生产。还 可以对金属箔式应变片进行适当的热处理，使其线胀系数、 电阻温度系数以及被粘贴的试件的线胀系数三者相互抵消， 从而将温度影响减小到最小的程度，目前广泛用于各种应变 式传感器中。
的称重。
2021/3/5
10
（三）应变片的结构
应变片可分为金属应变片及半导体应变片两大类。前者 可分成金属丝式、箔式、薄膜式三种。目前箔式应变片应用 较多。金属丝式应变片使用最早，有纸基、胶基之分。由于 金属丝式应变片蠕变较大，金属丝易脱胶，有逐渐被箔式所 取代的趋势。但其价格便宜，多用于应变、应力的大批量、 一次性试验。
14
外力作用 被测对象表面产生微小机械变形
应变片敏感栅随同变形 电阻值发生相应变化
2021/3/5
15
（四）应变片的种类、材料与参数
1．金属丝式应变片 金属丝式应变片有回线式和短接式二种，如 图2-5所示。
用在：要求不高的应变、应力的大批量、一
电阻率 会产生很大的变化，所以灵敏度比金属材料
大几十倍。
在材料力学中，x =l/l称为电阻丝的轴向应变，也 称纵向应变，是量纲为1的数。 x通常很小，常用10-6 表示之。例如，当 x为0.000001时，在工程中常表示为
110-6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
2021/3/5
21
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22
应变片的粘贴：
采用手持砂 轮工具除去构件 表面的油污、漆、 锈斑等，并用细 纱布交叉打磨出 细纹以增加粘贴 力 ，用浸有酒 精或丙酮的纱布 片或脱脂棉球擦 洗。
2021/3/5
23
贴片：在应变片 的表面和处理过的粘 贴表面上，各涂一层 均匀的粘贴胶 ，用 镊子将应变片放上去， 并调好位置，然后盖 上塑料薄膜，用手指 揉和滚压，排出下面 的气泡 。
采用真空蒸发或真空沉积等方法，在薄的绝缘 基片上形成厚度在0.1μm以下的金属电阻材料 薄膜的敏感栅，最后加上保护层。
优点：应变灵敏系数大，允许电流密度大， 工作范围广，可达－197～317℃。
缺点：难于控制电阻与温度和时间的变化关 系
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19
应变片主要性能指标举例
问题：上表中，哪几个型号是半导体应变片？ 依据是什么？
2021/3/5 次性试验。
16
2.金属箔式应变片
它是利用照相制版或光刻技术将厚约0.003～0.01mm 的金属箔片制成所需图形的敏感栅，也称为应变花。
一致性较好，适合于大批量生产，广泛用于
2021/3/5 应变式传感器中。
17
箔式应变片的外形
2021/3/5
18
3 金属薄膜应变片 薄膜应变片是薄膜技术发展的产物。它是
均导致R变大；又如，某些半导体受拉时，将变大
，导致R变大。 实验证明，电阻丝及应变片的电阻相对变化量R
R线与性材的料，力即学中的轴向应变x的关系在很大范围内是
K—电阻应变片的灵敏度
dR R
K x
2021/3/5
8
微应变(με)
对于不同的金属材料，K 略微不同，一般为2左
右。而对半导体材料而言，由于其感受到应变时，
2021/3/5
11
2021/3/5
12
结构：
1、覆盖层 （保护层，防潮、防蚀、 防损）
2、基底（纸质或胶质，很薄， 0.02~0.04mm
3、引出线 （0.1~0.15mm低阻镀锡铜
线） 2021/3/5
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半导体应变片及金属 丝式应变片的结构
金属丝式应变片的 内部结构
半导体应变片 外形
2021/3/5
2021/3/5
20
三、相关技能
（一）电阻应变片的选择、粘贴技术 在电阻应变片的使用中，应注意如下：
1.目测电阻应变片有无折痕.断丝等缺陷，有缺陷的应变 片不能粘贴。
2.用数字万用表测量应变片电阻值大小。 3.试件表面处理：贴片处置用细纱纸打磨干净，用 酒 精棉球反复擦洗贴处，直到棉球无黑迹为止。 4.应变片粘贴:在应变片基底上挤一小滴502胶水，轻轻 涂抹均匀，立即放在应变贴片位置。 5.焊线:用电烙铁将应变片的引线焊接到导引线上。 6.用兆欧表检查应变片与试件之间的绝缘组织，应大于 500M欧。 7.应变片保护：用704硅橡胶覆于应变片上，防止受潮。
电阻应变式传感器主要由电阻应变片 及测量转换电路等组成。
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设有一长度为、截面积为A、半径为r、电阻率
为的金属单丝，它的电阻值R可表示为
RAl lr2
当沿金属丝的长度方向作用均匀拉力（或压力）
时，上式中、r、l都将发生变化，从而导致电阻值
R发生变化。例如金属丝受拉时，l将变长、r变小，
案例：玩具机器人（广州中鸣数码 ）
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任务一：电阻应变式传感器在称重测量上的应用 一、任务描述与分析
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图2－1 电阻应变式电子秤结构示意图
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图2-2常见的称重工具
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二、相关知识 （一）什么是电阻应变式传感器
导体或半导体材料在外界力的作用下， 会产生机械变形，其电阻值也将随着发生 变化，这种现象称为应变效应。
变最好不要大于110-3，即1000m/m，否则有可能超
过材料的极限强度而导致断裂。
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应变片用于测量力F的计算公式 （补充知识，教材没有）
由材料力学可知，x=F /（AE），所以R /R
又可表示为
R K F R AE
如果应变片的灵敏度K 和试件的横截面积A以及弹性 模量Ｅ均为已知，则只要设法测出R /R的数值， 即可获知试件受力Ｆ的大小，例如可用于电子秤
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测量 ：从分 开的端子处，预 先用万用表测量 应变片的电阻， 发现端子折断和 坏的应变片。
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焊接： 将 引线和端子用烙 铁焊接起来，注 意不要把端子扯 断。
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固定： 焊接后用胶 布将引线和 被测对象固 定在一起， 防止损坏引 线和应变片。
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（二）如何将电阻的变化转换为电压信号
的称重。
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（三）应变片的结构
应变片可分为金属应变片及半导体应变片两大类。前者 可分成金属丝式、箔式、薄膜式三种。目前箔式应变片应用 较多。金属丝式应变片使用最早，有纸基、胶基之分。由于 金属丝式应变片蠕变较大，金属丝易脱胶，有逐渐被箔式所 取代的趋势。但其价格便宜，多用于应变、应力的大批量、 一次性试验。
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外力作用 被测对象表面产生微小机械变形
应变片敏感栅随同变形 电阻值发生相应变化
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（四）应变片的种类、材料与参数
1．金属丝式应变片 金属丝式应变片有回线式和短接式二种，如 图2-5所示。
用在：要求不高的应变、应力的大批量、一
电阻率 会产生很大的变化，所以灵敏度比金属材料
大几十倍。
在材料力学中，x =l/l称为电阻丝的轴向应变，也 称纵向应变，是量纲为1的数。 x通常很小，常用10-6 表示之。例如，当 x为0.000001时，在工程中常表示为
110-6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
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应变片的粘贴：
采用手持砂 轮工具除去构件 表面的油污、漆、 锈斑等，并用细 纱布交叉打磨出 细纹以增加粘贴 力 ，用浸有酒 精或丙酮的纱布 片或脱脂棉球擦 洗。
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贴片：在应变片 的表面和处理过的粘 贴表面上，各涂一层 均匀的粘贴胶 ，用 镊子将应变片放上去， 并调好位置，然后盖 上塑料薄膜，用手指 揉和滚压，排出下面 的气泡 。
采用真空蒸发或真空沉积等方法，在薄的绝缘 基片上形成厚度在0.1μm以下的金属电阻材料 薄膜的敏感栅，最后加上保护层。
优点：应变灵敏系数大，允许电流密度大， 工作范围广，可达－197～317℃。
缺点：难于控制电阻与温度和时间的变化关 系
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应变片主要性能指标举例
问题：上表中，哪几个型号是半导体应变片？ 依据是什么？
2021/3/5 次性试验。
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2.金属箔式应变片
它是利用照相制版或光刻技术将厚约0.003～0.01mm 的金属箔片制成所需图形的敏感栅，也称为应变花。
一致性较好，适合于大批量生产，广泛用于
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箔式应变片的外形
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3 金属薄膜应变片 薄膜应变片是薄膜技术发展的产物。它是
均导致R变大；又如，某些半导体受拉时，将变大
，导致R变大。 实验证明，电阻丝及应变片的电阻相对变化量R
R线与性材的料，力即学中的轴向应变x的关系在很大范围内是
K—电阻应变片的灵敏度
dR R
K x
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微应变(με)
对于不同的金属材料，K 略微不同，一般为2左
右。而对半导体材料而言，由于其感受到应变时，
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结构：
1、覆盖层 （保护层，防潮、防蚀、 防损）
2、基底（纸质或胶质，很薄， 0.02~0.04mm
3、引出线 （0.1~0.15mm低阻镀锡铜
线） 2021/3/5
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半导体应变片及金属 丝式应变片的结构
金属丝式应变片的 内部结构
半导体应变片 外形
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三、相关技能
（一）电阻应变片的选择、粘贴技术 在电阻应变片的使用中，应注意如下：
1.目测电阻应变片有无折痕.断丝等缺陷，有缺陷的应变 片不能粘贴。
2.用数字万用表测量应变片电阻值大小。 3.试件表面处理：贴片处置用细纱纸打磨干净，用 酒 精棉球反复擦洗贴处，直到棉球无黑迹为止。 4.应变片粘贴:在应变片基底上挤一小滴502胶水，轻轻 涂抹均匀，立即放在应变贴片位置。 5.焊线:用电烙铁将应变片的引线焊接到导引线上。 6.用兆欧表检查应变片与试件之间的绝缘组织，应大于 500M欧。 7.应变片保护：用704硅橡胶覆于应变片上，防止受潮。
电阻应变式传感器主要由电阻应变片 及测量转换电路等组成。
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设有一长度为、截面积为A、半径为r、电阻率
为的金属单丝，它的电阻值R可表示为
RAl lr2
当沿金属丝的长度方向作用均匀拉力（或压力）
时，上式中、r、l都将发生变化，从而导致电阻值
R发生变化。例如金属丝受拉时，l将变长、r变小，
案例：玩具机器人（广州中鸣数码 ）
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任务一：电阻应变式传感器在称重测量上的应用 一、任务描述与分析
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图2－1 电阻应变式电子秤结构示意图
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图2-2常见的称重工具
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二、相关知识 （一）什么是电阻应变式传感器
导体或半导体材料在外界力的作用下， 会产生机械变形，其电阻值也将随着发生 变化，这种现象称为应变效应。
变最好不要大于110-3，即1000m/m，否则有可能超
过材料的极限强度而导致断裂。
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应变片用于测量力F的计算公式 （补充知识，教材没有）
由材料力学可知，x=F /（AE），所以R /R
又可表示为
R K F R AE
如果应变片的灵敏度K 和试件的横截面积A以及弹性 模量Ｅ均为已知，则只要设法测出R /R的数值， 即可获知试件受力Ｆ的大小，例如可用于电子秤
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测量 ：从分 开的端子处，预 先用万用表测量 应变片的电阻， 发现端子折断和 坏的应变片。
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焊接： 将 引线和端子用烙 铁焊接起来，注 意不要把端子扯 断。
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固定： 焊接后用胶 布将引线和 被测对象固 定在一起， 防止损坏引 线和应变片。
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（二）如何将电阻的变化转换为电压信号