应变式传感器
应变式传感器
E x
电阻应变片的工作原理
—轴向应力
E x
—纵向压阻系数，(40～80) 10－11m 2 / N
E —电阻丝材料弹性模量，1.67 1011 N / m 2
E 66 ~ 133
R 所以 E x R
特点：比金属 丝式灵敏度高， 输出电流大， 但非线性严重， 温度稳定性较 差。
电阻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。
电阻式传感器
两大常用类型
应变式传感器是基于测量导体或者半导体受力变形所产生应变 而导致电阻变化的一类传感器，最常用的传感元件为电阻应变 片。 其中半导体的应变效应又称为半导体的压阻效应。 基于半导体压阻效应的电阻式传感器是现代固态压力，加速度 等力学传感器的基础。
应变片的布置与桥接方式
R1、R3串接，R2、R4串接并置 于相对臂，减小弯矩影响；横 向贴片作温度补偿。
应变片的布置与桥接方式
电阻应变式传感器的特点和应用
电阻应变式传感器特点： 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。
电阻应变片的静态特性
应变极限
应变计的线性（灵敏系数为常数）特性，只有 在一定的应变限度范围内才能保持。当试件输 入的真实应变超过某一极限值时，应变计的输 出特性将呈现非线性。在恒温条件下，使非线 性误差达到10%时的真实应变值，称为应变极限。
6. 绝缘电阻和最大工作电流 电阻应变片的静态特性
绝缘电阻和最大工作电流
电阻应变片的基本结构
应变式传感器的组成
应变式传感器的组成
哎呀呀，我一个小学生哪懂什么应变式传感器的组成呀！不过既然要写，那我就努力想想吧。
你知道吗？应变式传感器就像是我们身体里的小侦探，默默地工作着，帮我们测量各种各样的东西。
它主要由几个部分组成。
首先是弹性元件，这就好像是传感器的“骨架”，得够结实，才能撑得住后面的工作。
比如说，它就像我们盖房子的大梁，要是大梁不结实，房子不就容易塌啦？弹性元件得能承受住外界的力量，还不能变形得太厉害。
然后呢，还有电阻应变片。
这电阻应变片呀，就像是传感器的“眼睛”，能敏锐地感受到变化。
你想想，要是没有这双“眼睛”，传感器不就啥都看不见，啥都测不出来啦？它能把那些微小的变化转化成电信号，是不是很神奇？
再有就是测量电路啦。
这测量电路就像是传感器的“大脑”，得聪明，得能处理电阻应变片传来的电信号。
它得把这些信号整理清楚，让我们能看懂，能明白到底测量出来的是啥。
这就好比我们做数学题，得有个聪明的脑袋才能算出正确答案呀！
还有一些其他的小零件，虽然它们可能不那么起眼，但也都有自己的重要作用呢！
你说，这应变式传感器是不是很厉害？它的每个组成部分都像是一个小战士，各自坚守岗位，共同完成测量的大任务！
我觉得呀，科技真的太神奇啦，能发明出这么厉害的东西来帮助我们！。
应变式传感器
图2-2-6 交流电桥的调幅特性
2、二极管相敏检波电路 T1的一次侧 输入调幅波ui，T2 的一次侧输入参 考电压ur，ur可直 接取自载波，它 与ui频率相同， 相位相同或相反， 比ui幅度大3～5 倍。变压器的极 性标定如图所示。
图2-2-7 二极管相敏检波电路
具体分析： A.当调制信号为正时，ui与载波相位相同，故ur 与ui相位也相同。 1)在ui的正半周时， ur给二极管VD3、 VD4正向偏置使之 导通，给VD1、VD2 反向偏置使之截止。 信号路径如→所示。
汽 车 衡
2、应变式压力传感器
应变式压力传感器主要用来测量流动介质的 动态或静态压力。如动力管道设备的进出口气体 或液体的压力、发动机内部的压力变化, 枪管及 炮管内部的压力、内燃机管道压力等。应变片压 力传感器大多采用膜片式或筒式弹性元件。应变 4～107Pa之间。 式压力传感器的测量范围在10图 2-2-8 所示为膜片式压力传感器, 应变片 贴在膜片内壁, 在压力p作用下, 膜片产生径向应 变εr和切向应变ετ。
25
25 25 15 25
4、应变片主要技术指标（续）
1）几何参数：表距 l 和丝栅宽度b，制造厂常用 b× l 表示。
2）电阻值：应变计的原始电阻值。
3）灵敏系数：表示应变计变换性能的重要参数。
4）其它表示应变计性能的参数（工作温度、滞后、 蠕变、零漂以及疲劳寿命、横向灵敏度等）。
5、金属电阻应变片的材料
2)在ui的负半周时， ur为正，VD3、VD4 导通，VD1、VD2截 止。信号路径如→ 所示。
电流仍为上负下正
相敏检波的特点：
1）相敏检波输出信号的极性与调制信号极性相同，即能
识别方向； 2）相敏检波输出信号的幅值与调制信号的幅值相同，即
应变式力传感器原理
应变式力传感器原理
应变式力传感器利用材料的弹性变形特性来测量力的大小。
其工作原理如下：
1. 工作原理简述：
应变式力传感器由弹性材料制成，通常是金属或合金材料。
当外部施加力作用于传感器时，传感器内部的弹性材料会发生变形，而该变形会导致材料内部的应变产生变化。
2. 弹性材料的工作原理：
弹性材料具有弹性恢复能力，即当外力去除后能够恢复到初始状态。
在施加力之前，弹性材料的晶体结构处于初始状态，其晶体格子之间的距离是稳定的。
而当外力作用于材料时，晶格结构会发生略微的变化，晶体格子之间的距离会发生微小的变化。
3. 应变的产生：
当外力作用于弹性材料时，晶格结构的微小变化会导致材料内部产生应变。
应变是指单位长度的变形量，通常用应变率（单位长度的变形比例）来表示。
弹性材料的应变率与外力的大小成正比。
4. 电桥测量原理：
为了测量应变的变化，应变式力传感器通常采用了电桥测量原理。
电桥由四个电阻组成，其中一个电阻位于弹性材料上。
当材料受到外力作用时，其内部的应变发生变化，导致电阻值发生微小变化。
这会导致电桥的输出电压发生变化，从而可以通
过测量输出电压的变化来确定外界施加的力的大小。
总结：
应变式力传感器通过利用弹性材料的应变特性，测量外界施加的力的大小。
其工作原理主要包括弹性材料的应变产生和电桥测量原理。
通过测量电桥输出电压的变化，可以确定外界施加的力的大小。
应变式传感器的分类
应变式传感器的分类
应变式传感器是一种常见的物理量传感器，可以通过测量应变来检测各种物理量，如力、压力、重量等。
根据不同的分类标准，应变式传感器有多种分类方式：
1. 根据用途分类：应变式传感器可以用于测量力、压力、重量等物理量，因此可以根据其用途分为测力传感器、称重传感器、压力传感器等。
2. 根据结构形式分类：应变式传感器可以根据其结构形式分为平膜片式、平行梁式、柱式、桥式、悬臂梁式、双梁式、轮辐式、压力环式、板环式等。
3. 根据敏感元件分类：应变式传感器主要由敏感元件和转换元件组成，因此也可以根据敏感元件的材料和结构分为金属电阻应变片和半导体应变片。
4. 根据测量范围分类：应变式传感器可以用于测量各种物理量，其测量范围也各不相同，因此可以根据测量范围分为微应变传感器和大量程传感器。
5. 根据输出信号分类：应变式传感器可以根据其输出信号的类型分为模拟输出和数字输出两种类型。
总之，应变式传感器的分类方式多种多样，可以根据不同的需求和标准进行选择。
应变式传感器
2.2 电阻应变片特性
2．应变极限和疲劳寿命
应变计的线性(灵敏系数为常数)特性， 应变计的线性(灵敏系数为常数)特性，只有在一 定的应变限度范围内才能保持。 定的应变限度范围内才能保持。 当试件输入的真实应变超过某一限值时， 当试件输入的真实应变超过某一限值时，应变 计的输出特性将出现非线性。在恒温条件下， 计的输出特性将出现非线性。在恒温条件下， 使非线性误差达到10%时的真实应变值， 10%时的真实应变值 使非线性误差达到10%时的真实应变值，称为应 应变极限图如下所示: 变极限 ε lim 。应变极限图如下所示:
2.2 电阻应变片特性
3．最大工作电流和绝缘电阻
最大工作电流是指允许通过应变片而不影响其 工作特性的最大电流。 工作特性的最大电流。 工作电流大，应变片输出信号大，灵敏度高， 工作电流大，应变片输出信号大，灵敏度高， 但过大的电流会使应变片过热， 但过大的电流会使应变片过热，灵敏系数产生 变化，零漂及蠕变增加，甚至烧毁应变片。 变化，零漂及蠕变增加，甚至烧毁应变片。
当被测物体产生位移时， 当被测物体产生位移时，悬臂梁随 之产生于位移相等的挠度， 之产生于位移相等的挠度，因而应变片 产生相应的应变。在小挠度情况下， 产生相应的应变。在小挠度情况下，挠 度与应变情况成正比。将应变片接入桥 度与应变情况成正比。 输出与位移成正比的电压信号。 路，输出与位移成正比的电压信号。
半导体应变片是用半导体材料制成的， 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。 原理是基于半导体材料的压阻效应。 所谓压阻效应， 所谓压阻效应，是指半导体材料在某一轴向受 外力作用时，其电阻率fl发生变化的现象 发生变化的现象。 外力作用时，其电阻率 发生变化的现象。 半导体应变片受轴向力作用时，其电阻相对变 半导体应变片受轴向力作用时， 化为式： 化为式： ∆R ∆ρ = (1 + 2 µ )ε + R ρ
应变式、压阻式、压电式传感器特性比较
应变式、压阻式、压电式传感器特性比较1．应变式传感器应变式传感器是把力的变化转换成电阻值的变化来进行测量的，应变片是由金属导体或半导体制成的电阻体，其阻值随力所产生的应变而变化。
应变效应是导体受机械变形时，其电阻值发生变化的现象。
2．压阻式传感器压阻式传感器的灵敏度比金属丝式应变片的灵敏度高，其精度好，而且响应频率好，工作可靠。
缺点是受温度影响较大，应进行温度补偿压阻效应是物质受外力作用发生变形时，其电阻率发生变化的现象。
3．压电式传感器压电式传感器的原理是基于某些晶体材料的压电效应，目前广泛使用的压电材料有石英和钛酸钡等，当这些晶体受压力作用发生机械变形时，在其相对的两个侧面上产生异性电荷，这种现象称为“压电效应”。
压电式压力传感器不能用作静态测量，一般用于测量脉动压力，不能测量静压力；压电传感器产生的信号很弱而输出阻抗很高，必须根据压电传感器的输出要求，将微弱的信号经过电压放大或电荷放大（一般是电荷放大），同时把高输出阻抗变换成低输出阻抗，此信号才能被示波器或其他二次仪表接受。
压电式传感器与压阻式传感器的区别及其优缺点前边的那个受电场的干扰，后边那个受温度的干扰，看你用在那个场合。
前者的原理是压电效应，后者原理是受力后的应变。
前者的缺点是电荷泄露，优点是结构简单，灵敏度和信噪比高。
后者的缺点是信噪比不高，而且结构比前者复杂，优点是便宜，耐用，频率响应好。
压阻式传感器是根据半导体材料的压阻效应在半导体材料的基片上经扩散电阻而制成的器件。
其基片可直接作为测量传感元件，扩散电阻在基片内接成电桥形式。
当基片受到外力作用而产生形变时，各电阻值将发生变化，电桥就会产生相应的不平衡输出。
用作压阻式传感器的基片（或称膜片）材料主要为硅片和锗片，硅片为敏感材料而制成的硅压阻传感器越来越受到人们的重视，尤其是以测量压力和速度的固态压阻式传感器应用最为普遍。
压电式传感器：基于压电效应的传感器。
是一种自发电式和机电转换式传感器。
应变式传感器
(1)差动电桥
B R1＋R1
＋
R2－R2
A
C
Uo
R3
R4
－
D
B
R1＋R1
＋
R2－R2
A
C
Uo
R3－R3 D
R4＋R4
－
E
E
(a)
(b)
图2-9 差动电桥
半桥差动：在试件上安装两个工作应变片，一种受拉应变，一种受 压应变， 接入电桥相邻桥臂。
Uo
U R1
R1 R1 R1 R2 R2
R3 R3 R4
Uo
U R1
R1 R1 R1 R2 R2
R3
R3 R3 R3 R4 R4
若ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4 ， R1=R2=R3=R4，则得
Uo
U
R1 R1
R R
B R R
A
C
Uo
R R R R D
U
可知：Uo 与ΔR1/R1成线性关系，无非线性误差，而且电 桥电压敏捷度Su=U，是单臂工作时旳4倍。
U R 1
Uo
4
R1
1
R1 2R1
U
' 0
U 4
R1 R1
U Su 4
应用：根据上式，假如已知应变，就能够求出输出电压；反之依然。
2.非线性误差及其补偿措施
实际情况（保存分母中旳ΔR1/R1项）：
n R1
U0
U
1 n
R1 R1 R1
(1
n)
若n=1：
理想情况（略去分母中旳ΔR1/R1项）：
/
2)
2
内贴取“＋”
式中： h——圆环厚度； b——圆环宽度； E——材料弹性模量。
应变式传感器工作原理
应变式传感器工作原理
应变式传感器是一种用于测量物体应变量的传感器。
它基于材料的应变与电阻的成正比关系，利用这种关系来检测物体的应变。
具体而言，应变式传感器由一个电阻网格组成，电阻网格由薄膜材料制成。
当物体受力作用时，物体会发生应变，导致薄膜材料的尺寸发生微小变化。
这个微小变化会导致电阻网格的电阻值发生变化。
当物体受到拉伸应变时，电阻网格的电阻值会增加；而当物体受到压缩应变时，电阻网格的电阻值会减小。
通过测量电阻的变化，就可以计算出物体所受到的应变量。
为了测量电阻的变化，应变式传感器通常与一个电桥电路结合使用。
电桥电路的作用是通过调整电阻值，使得电桥电路的输出电压保持在一个相对稳定的值。
通过测量电桥电路的输出电压变化，就可以得到物体的应变量。
应变式传感器具有工作稳定、精度高、响应快等特点，广泛应用于工业生产、汽车工程、航空航天等领域。
应变式传感器
49
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。图3 -6所示为应变片对阶跃应变的响应 特性。
50
10%
90% tk tk＝0.8 l0 /
100%
t (a )
l0 (b )
(c)
应变片对阶跃应变的响应特性 (a) 应变波为阶跃波； (b) 理论响应特性； (c) 实际响应特性
40
弹性元件在应变片测量技术中占有极其重要的地位。
它首先把力、力矩或压力变换成相应的应变或位移， 然后传递给粘贴在弹性元件上的应变片，通过应变片 将力、力矩或压力转换成相应的电阻值。 弹性元件的 基本特性有：
刚度
灵敏度
动态特性
41
1. 刚度 刚度是弹性元件受外力作用下变形大小的量度，
以应变波的形式在材料中传播的，它的传播速度与声
经粘合层、基片传播到敏感栅，所需的时间是非常短 暂的，如应变波在粘合层和基片中的传播速度为 1000m/s，粘合层和基片的总厚度为0.05mm, 则所需
波相同，对于钢材v≈5000 m/s。应变波由试件材料表面，
时间约为5×10-8 s, 因此可以忽略不计。
变片所反映的波幅将低于真实应变波，从而带来一定的测量误
差。 显然这种误差将随应变片基长的增加而加大。图 2-7表示 应变片正处于应变波达到最大幅值时的瞬时情况， 此时
l0 x1 , 4 2 l0 x2 4 2
53
e
o x1 x2
lo
2π x 0 sin λ
x
图2-7 应变片对正弦应变波的响应特性
应变式传感器的基本知识
电桥电压灵敏度正比于电桥供电电压， 供电电压越高， 电桥电压灵敏度越高，但供电电压的提高受到应变片允许功耗的限制，所以要作适当选择； 电桥电压灵敏度是桥臂电阻比值n的函数，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。
？当E值确定后，n取何值时才能使KU最高？
01
02
分析：
01
引入原因：由于应变电桥输出电压很小，一般都要加放大器，而直流放大器易于产生零漂，因此应变电桥多采用交流电桥。
原理：金属导体或半导体在受到外力作用时，会产生相应的应变，其电阻也将随之发生变化。
K
电流: 小
施加力F
?
R
K接通时
安培表指示
安培表变化
电阻：大—>小
让我们来做个应变效应的实验Go!!!
荷重传感器原理演示
§4.3 电阻应变式传感器
荷重传感器上的应变片在重力作用下产生变形。轴向变短，径向变长。
01
对于粘贴好的应变片，当温度恒定时，不承受应变时，其电阻值随时间增加而变化的特性，称为应变片的零点漂移。
产生的原因：敏感栅通电后的温度效应；应变片的内应力逐渐变化；粘结剂固化不充分等。
如果在一定温度下，使应变片承受恒定的机械应变，其电阻值随时间增加而变化的特性称为蠕变。一般蠕变的方向与原应变量的方向相反。
半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的压阻效应而制成的一种纯电阻性元件 。当半导体材料某一轴向受外力作用时，其电阻率会发生变化。
半导体应变片的灵敏系数比金属丝式高50～80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。
半导体应变片的突出优点是体积小，灵敏度高，频率响应范围宽，输出幅值大，不需要放大器，可直接与记录仪连接，使测量系统简单。但其温度系数大，应变时非线性较严重。
应变式传感器
传感器原理及应用
3.3 电阻应变片测量电路
（1）直流电桥
② 电压灵敏度 ② 电压灵敏度
单 桥
半 桥
全 桥
第三十页，共68页。
第3章 应变式传感器
3.3 电阻应变片测量电路
（1）直流电桥
传感器原理及应用
③非线性误差补偿
非线性误差：
式中
：为理想值
U。：为真实值
单臂桥的非线性误差：
第三十一页，共68页。
第3章 应变式传感器
3.3 电阻应变片测量电路
（2）交流电桥
传感器原理及应用
➢直流电桥 优点：所需要的高稳定直流电源较易获得；连接导线要
求低，不会引起分布参数，在实现预调平衡时电路简单， 仅需对纯电阻加以调节。
缺点：容易受到工频干扰，产生零点漂移。 ➢交流电桥
优点：放大电路简单无零漂，不受干扰，为特定 传感器带来方便；
（2）交流电桥
➢ 交流电桥输出除满足电阻平衡条件， 还要满足电容平衡条件：
第3章 应变式传感器
主要内容
1.电阻应变片原理 2.金属应变片的主要特性
3.应变片测量电路 4.应变式传感器的应用
第一页，共68页。
第3章 应变式传感器
概述
传感器原理及应用
电阻式应变传感器作为测力的主要传感器，测力范围
小到肌肉纤维，大到登月火箭，精确度可到 0.01—0.1%。 有拉压式（柱、筒、环元件）、弯曲式、剪切式。
• 具有温度补偿作用。
第三十三页，共68页。
第3章 应变式传感器
传感器原理及应用
3.3 电阻应变片测量电路
（1）直流电桥 ③非线性误差补偿
➢ 全桥：
将四臂按对臂同性接四个工作片称全桥。 若ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4
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。
应变式传感器的基本知识
目 录
• 引言 • 工作原理 • 类型与分类 • 应用领域 • 优缺点分析 • 发展趋势与未来展望
01
CATALOGUE
引言
定义与概述
定义
应变式传感器是一种用于测量应 变的传感器，通过将应变转换为 电信号，实现对应变量的测量。
概述
应变式传感器广泛应用于工程领 域，如压力、力、位移、速度等 的测量，具有高精度、高可靠性 、长寿命等特点。
化的现象。
应变片的电阻值变化是由于敏感 栅的形变导致其长度和截面积发
生变化，从而改变了电阻值。来自电阻应变效应是应变式传感器的 基本原理，广泛应用于各种物理
量的测量。
温度对应变式传感器的影响
温度变化对应变式传感器的测量结果产生影响，主要是由于温度对应变片的电阻值和弹性体的热膨胀 系数有较大影响。
为了减小温度对应变式传感器的影响，通常采用温度补偿措施，如采用热敏电阻、桥路自动补偿技术等 。
向发展，具有更小的体积和更高的精度。
智能化
02
集成化、智能化的传感器已成为趋势，能够实现自校准、自诊
断、自补偿等多种功能，提高测量精度和使用寿命。
多功能化
03
开发具有多种感知功能的复合传感器，如同时测量压力、温度
、湿度等参数的多参数传感器。
新材料的应用
新型敏感材料
如石墨烯、碳纳米管等新型材料具有优异的物理性能，为应变式 传感器的性能提升提供了新的可能。
度补偿。
输出信号小
应变片的阻值变化通常较小， 需要配置放大器来放大输出信 号。
粘贴工艺要求高
应变片的粘贴工艺要求较高， 如果粘贴不当，会影响传感器 的性能。
成本较高
相对于一些其他类型的传感器 ，应变式传感器的制造成本较
第2章应变式传感器
一层薄膜而制成。
应变片的基本结构
2.1 金属应变式传感器
金属薄膜应变片 金属薄膜应变片是采用真空蒸镀或溅射式 阴极扩散等方法，在薄的基底材料上制成一 层金属电阻材料薄膜以形成应变片。 这种应变片有较高的灵敏度系数，允许电 流密度大，工作温度范围较广。
应变片的基本结构
2.1 金属应变式传感器
金属丝式应变片的基本测量电路
E R1 R4 R2 R3 U g I g Rg 1 R1 R2 R3 R4 [ R1 R2 R3 R4 R3 R4 R1 R2 ] Rg
当R1R4=R2R3时，Ig=0，Ug=0，即电桥处于平衡状态。 若电桥的负载电阻Rg为无穷大，则B、D两点可视为开路 ，上式可以化简为:
有：
和单臂比较:
EK 1 Ug 4 1 K / 2
1）无非线性失真； 2）灵敏度提高一倍。
2、第一对称电桥
若电桥桥臂两两相等，即R1=R2=R，R3=R4=R′，则称它为第一对 称电桥，如图，实质上它是半等臂电桥。设R1 有一增量ΔR，电 桥的输出电压为:
R R R RR R U g E E 4 R 2R 2 R R 2 R
当考虑单臂工作时，即R1变化ΔR，由:
R1 R4 R2 R3 Ug E R1 R2 R3 R4
R1 R R4 R2 R3 Ug E R1 R R2 R3 R4
1 1
有：
ER E R 1 R E 1 Ug 1 K 1 K 4 R 2R 4 R 2 R 4 2 EK 1 Ug 4 1 K / 2 由上式展开级数，得:
双臂（差动）工作时，即R1变化ΔR， R2变化- ΔR，由:
电阻应变式传感器工作原理
电阻应变式传感器工作原理
电阻应变式传感器是一种利用电阻值随物体形变而发生变化的传感器，常被用于测量材料的应变或力的大小。
其工作原理基于导电材料在受到应变时电阻值发生变化的特性。
以下是电阻应变式传感器的基本工作原理：
1. 导电材料的特性：电阻应变式传感器通常使用导电性能较好的金属材料，如铜或铂。
这些材料在受到外部应变（例如拉伸或压缩）时，会导致其内部原子结构的变化，从而改变电阻值。
2. 应变引起电阻变化：当导电材料受到应变时，晶格结构发生变化，导致电子流通的路径发生扭曲或拉伸，从而引起电阻值的变化。
这个变化通常是线性的，与应变的大小成正比。
3. 电桥电路：电阻应变式传感器常常被集成到电桥电路中。
电桥电路包括多个电阻，其中一个是电阻应变式传感器。
当传感器受到应变时，其电阻值发生变化，导致整个电桥电路的电阻不平衡。
通过测量电桥电路两个对角线上的电压差，可以确定电阻变化的大小，从而计算出应变的值。
4. 信号放大和处理：电阻应变式传感器输出的信号较小，通常需要进行放大和处理。
使用放大器、滤波器等电子元件来增强和调整传感器输出的信号，以便更准确地测量和记录应变值。
5. 应变测量与力/压力关联：应变是由物体的形变引起的，通过测量电阻应变式传感器的电阻变化，可以间接地得知物体的形变情况。
进一步，通过已知材料的弹性特性，可以将应变转换为物体所受的力或压力值。
总体而言，电阻应变式传感器通过测量导电材料在应变作用下的电阻变化，实现对物体形变的测量，从而可以用于测量受力物体的力或压力。
这种传感器在工程、结构监测和材料测试等领域得到广泛应用。