电阻应变式传感器的原理与应用

电阻应变式传感器的工作原理及应用付晓鸥（本溪市机电工程学校辽宁本溪117000）【摘要】：本文阐述了应变效应、电阻应变式传感器工作原理及其应用。

【关键词】：应变效应；电阻应变式传感器；应用。

在日常生活中，我们大量的使用传感器，例如：电视机的遥控器利用红外光发射接收传感器控制电视；麦克风是一种把声音信号转换成电信号的传感器。

传感器亦称换能器,是利用各种物理、化学及生物效应实现非电量按一定的规律转换成便于处理和传输的电量的装置。

电阻应变式传感器是将压力这个物理量转换成电信号输出的一种传感器，随着加工工艺,粘贴工艺等的技术进步,电阻应变式压力传感器的准确度,可靠性大大提高,在自动检测与控制技术领域里得到了广泛应用。

一、应变效应导体或半导体材料因受外力作用，电阻值随其机械变形而发生变化的物理现象称之为应变效应。

金属丝电阻R可表达为R＝ρl/A=ρl/пr2.式中ρ为电阻率，l 为电阻丝长度，A为电阻丝横截面积。

当沿电阻丝长度方向施加均匀力时，式中l、ρ、r都将发生变化。

导致电阻值发生变化。

即得到以下结论：当金属丝受外力作用而伸长时长度增加，截面积减小，电阻值增大；当金属丝受外力作用压缩时，长度减小，截面积增加，电阻值减小。

电阻值变化通常较小。

实验证明：电阻应变片的电阻应变εr＝ΔR/R与电阻应变片的纵向应变εx在很大范围内是线性的.即:εr=ΔR/R=kεx式中ΔR/R为电阻应变片的电阻应变，k 为电阻丝的灵敏度，εr为被测件在电阻应变片上产生的应变。

康铜丝是目前应用最广泛的金属丝式应变材料，这是因为它的灵敏度系数稳定，电阻温度系数较小，加工工艺性能好易于焊接，为此国内外多以康铜丝作为金属应变式应变片材料。

二、电阻应变式传感器的工作原理传感器一般由敏感元件,传感元件和测量电路3部分组成,以电阻应变计为转换元件的电阻应变式传感器,主要由弹性元件、粘贴于其上的电阻应变片、输出电信号的电桥电路及补偿电路构成。

电阻应变式传感器实验报告电阻应变式传感器实验报告导言：电阻应变式传感器是一种常见的传感器类型，广泛应用于各个领域。

本实验旨在通过实际操作和数据收集，了解电阻应变式传感器的原理和应用。

一、实验目的本实验的目的是通过测量电阻应变式传感器在不同应变下的电阻变化，了解其工作原理和特性。

同时，通过实验数据的处理，掌握电阻应变式传感器的灵敏度和线性范围。

二、实验器材和原理1. 实验器材：- 电阻应变式传感器- 电源- 电压表- 电流表- 变压器- 桥式电路- 数据采集仪2. 实验原理：电阻应变式传感器是利用材料在受力作用下产生应变，从而改变电阻值的原理。

当传感器受到外力作用时，其内部的应变片会产生应变，从而导致电阻值的变化。

通过测量电阻值的变化，可以间接得到外力的大小。

三、实验步骤1. 将电阻应变式传感器连接到桥式电路中，调节桥臂上的电阻，使得桥路平衡。

2. 施加外力，使传感器产生应变。

3. 通过电压表和电流表测量桥路的电压和电流值。

4. 记录不同应变下的电压和电流值，并计算电阻值的变化。

四、实验数据处理1. 根据实验记录的电压和电流值，计算电阻值的变化。

2. 绘制电阻值与应变的关系曲线，分析其线性范围和灵敏度。

3. 根据实验结果，评估电阻应变式传感器的性能和适用范围。

五、实验结果和讨论根据实验数据处理的结果，我们可以得出电阻应变式传感器在不同应变下的电阻变化曲线。

通过分析曲线，我们可以确定其线性范围和灵敏度。

同时，我们还可以评估传感器的稳定性和精确度。

六、实验结论通过本实验，我们深入了解了电阻应变式传感器的工作原理和特性。

实验结果表明，电阻应变式传感器具有较好的线性范围和灵敏度，适用于各种测量场合。

然而，其稳定性和精确度仍需进一步改进。

七、实验总结本实验通过实际操作和数据处理，使我们对电阻应变式传感器有了更深入的认识。

同时，也让我们了解到传感器在实际应用中的一些局限性和改进方向。

通过不断的实验和研究，我们可以进一步提高传感器的性能和精确度，以满足不同领域的需求。

电阻应变片的原理及应用1. 电阻应变片的原理电阻应变片是一种常见的用于测量物体形变的传感器。

它利用了金属材料在受力后导电性能的变化，通过测量电阻的变化来间接测量物体的形变。

电阻应变片的原理基于金属材料的应变效应。

当金属受到外力作用时，其晶格结构会发生变化，从而使电阻发生变化。

这种应变效应被称为压阻效应。

电阻应变片通常采用金属箔片的形式，由特殊的合金材料制成。

当受到外力拉伸或压缩时，金属箔片会产生相应的应变，从而导致电阻值发生变化。

具体来说，电阻应变片通常由四个电阻元件组成，形成一个电桥电路。

两个电阻应变片被安装在测量物体上，分别受到压缩或拉伸的力。

另外两个电阻元件被用作参考电阻，保持恒定。

当物体受力时，电桥电路中的电阻发生变化，通过测量电桥的输出电压或电流变化，可以间接测量物体的形变。

2. 电阻应变片的应用电阻应变片的应用非常广泛，下面列举了几个常见的领域：•力学研究：电阻应变片常用于力学研究领域，用于测量材料的应力和应变。

通过将电阻应变片安装在试样上，可以实时监测试样在受力过程中的应变情况，从而分析材料的力学性质。

•工程结构监测：电阻应变片在工程结构监测中得到广泛应用。

例如，在桥梁、建筑物或机械设备中安装电阻应变片，可以实时监测结构的应变情况，及时发现结构的异常变形，提前采取相应的维修措施。

•汽车工业：在汽车工业中，电阻应变片被广泛应用于刹车系统、悬挂系统和发动机控制系统等。

通过测量车辆部件的应变情况，可以提高汽车的行驶安全性和性能。

•航空航天领域：电阻应变片在航空航天领域也有重要的应用。

例如，在飞机的机翼、机身和发动机上安装电阻应变片，可以实时监测结构的应变情况，确保飞机的结构安全可靠。

•医学领域：电阻应变片在医学领域也有一定的应用。

例如，在人工关节的研发和临床应用中，电阻应变片可以用于测量人工关节在运动过程中的应变，从而评估关节的性能和使用寿命。

以上只是电阻应变片应用的几个典型领域，实际上，在工业、科研和生活中都存在着很多其他的应用场景。

应变式电阻传感器的工作原理引言应变式电阻传感器是一种常用的传感器，广泛应用于测量物体的应变变化。

它的工作原理基于金属电阻的变化，通过测量电阻值的变化来获取物体的应变量。

本文将详细介绍应变式电阻传感器的工作原理及其应用。

一、应变式电阻传感器的结构应变式电阻传感器通常由弹性金属片和电阻片组成。

弹性金属片连接在被测物体上，当被测物体受到外力作用时，会发生形变，进而使弹性金属片产生应变。

应变会导致弹性金属片的长度和宽度发生微小的变化，从而改变金属电阻片的电阻值。

二、应变式电阻传感器的工作原理应变式电阻传感器的工作原理基于金属电阻与应变之间的关系。

当外力作用在被测物体上时，弹性金属片会发生微小的形变，从而引起金属电阻片的几何形状发生改变。

根据金属电阻的材料特性，电阻值随着几何形状的改变而发生变化。

应变式电阻传感器通常采用金属材料，如铜、钢等。

这些金属材料具有较小的电阻温度系数，能够提供稳定的电阻值。

当外力作用于被测物体时，弹性金属片产生应变，导致电阻值的变化。

这种电阻变化可以通过电路进行测量和记录。

三、应变式电阻传感器的应用1. 强度测量：应变式电阻传感器常用于测量材料的强度。

通过将传感器粘贴在被测物体上，当物体受到外力时，传感器测量所产生的应变，从而间接测量物体的强度。

2. 应力测量：应变式电阻传感器可用于测量材料的应力。

应力是单位面积上的力，通过测量物体的应变量，可以计算出物体的应力值。

3. 位移测量：应变式电阻传感器在位移测量中也有广泛应用。

通过将传感器安装在机械结构上，当结构发生位移时，传感器可以测量出位移的大小。

4. 压力测量：应变式电阻传感器可用于测量液体或气体的压力。

将传感器安装在压力容器中，当容器受到压力时，传感器测量所产生的应变，从而计算出压力值。

结论应变式电阻传感器通过测量金属电阻的变化，实现对物体应变量的测量。

其工作原理简单而有效，应用广泛。

无论是强度测量、应力测量、位移测量还是压力测量，应变式电阻传感器都发挥了重要作用。

电阻应变式传感器工作原理及应用电阻应变式传感器是一种常见的传感器类型，它基于电阻的变化来检测物体或环境的应变。

本文将介绍电阻应变式传感器的工作原理和常见应用。

电阻应变式传感器的工作原理主要基于金属电阻的特性。

金属材料在受力作用下会发生应变，即物体的形状和尺寸会发生改变。

当金属材料发生应变时，其电阻值也会发生变化。

电阻应变式传感器利用这一原理，通过测量电阻值的变化来反映物体的应变情况。

电阻应变式传感器一般由金属应变片和电阻组成。

金属应变片是一个非常薄的金属片，可以粘贴或焊接在需要测量应变的物体上。

当物体发生应变时，金属应变片也会发生相应的应变。

应变片上的电阻会因为应变而发生变化。

电阻应变式传感器中的电阻通常采用导线电阻，如铜线或铂电阻。

当应变片发生应变时，导线电阻的长度和截面积都会发生变化，从而改变电阻值。

通过测量电阻的变化，可以间接地得知物体的应变情况。

电阻应变式传感器的应用广泛。

它可以用于测量力的大小和方向，例如测量桥梁、建筑物和船舶等结构物的应变。

同时，电阻应变式传感器也可以用于测量压力、应力和扭矩等物理量。

例如，它可以用于测量管道中的流体压力，以及机械设备中的扭矩大小。

电阻应变式传感器还可以用于工业自动化领域。

通过将传感器连接到控制系统中，可以实现对物体或设备的实时监测和控制。

例如，在汽车制造过程中，电阻应变式传感器可以用于监测车身的变形情况，以确保车身的质量符合标准要求。

除了上述应用外，电阻应变式传感器还可以用于测量温度、湿度和流量等参数。

通过将传感器与相应的测量电路结合，可以实现对这些参数的精确测量和控制。

总结起来，电阻应变式传感器是一种基于电阻变化来检测物体或环境应变的传感器。

它的工作原理简单且可靠，应用范围广泛。

无论是在工业生产中，还是在科学研究和日常生活中，电阻应变式传感器都发挥着重要的作用。

通过不断的技术创新和应用拓展，相信电阻应变式传感器将在更多领域发挥重要作用。

应变式电阻传感器的工作原理引言应变式电阻传感器是一种常用的传感器，广泛应用于工程领域。

其工作原理是利用材料的应变特性来测量所受力的大小。

本文将详细介绍应变式电阻传感器的工作原理以及其在实际应用中的一些特点。

一、工作原理应变式电阻传感器是通过在感应材料中引入电阻应变来测量外力的。

当受力作用于材料时，材料会发生应变，即长度或形状发生变化。

这种应变会导致材料的电阻发生变化，进而改变电路中的电流和电压。

具体来说，应变式电阻传感器通常由一条细长的金属电阻丝或薄膜组成，该电阻丝或薄膜被粘合在一个弹性体基座上。

当外力作用于传感器时，弹性体基座会发生形变，从而使电阻丝或薄膜发生拉伸或压缩。

这些形变会导致电阻丝或薄膜的电阻值发生变化。

二、工作特点1. 高精度：应变式电阻传感器具有较高的测量精度，可达到微米级别。

这使得它在许多精密测量领域得到广泛应用，如机械工程、材料科学等。

2. 宽测量范围：应变式电阻传感器的测量范围较宽，可以覆盖从微小变形到大变形的范围。

这使得它适用于各种不同应变程度的测量需求。

3. 快速响应：应变式电阻传感器具有快速的响应速度，可以实时地测量外力的变化。

这使得它在需要实时监测的应用中非常有用，如结构健康监测、力学测试等。

4. 抗干扰性强：应变式电阻传感器对外界干扰具有一定的抗干扰性能。

它的结构设计使其能够有效屏蔽外界电磁干扰，提高测量的准确性。

5. 结构简单：应变式电阻传感器的结构相对简单，制造成本较低。

这使得它成为一种经济实用的传感器。

三、应用领域应变式电阻传感器在工程领域有广泛的应用，以下是一些常见的应用领域：1. 结构健康监测：应变式电阻传感器可以用于监测建筑物、桥梁、飞机等结构体的应变情况，及时发现并修复潜在的结构问题。

2. 材料力学测试：应变式电阻传感器可以用于测量材料的力学性能，如材料的强度、刚度等参数。

3. 汽车工程：应变式电阻传感器可以用于测量汽车零部件的应变情况，如发动机支架、悬挂系统等。

简述电阻应变计的工作原理及应用工作原理电阻应变计（strain gauge）是一种常用的应变测量传感器，它利用导电材料在受力或应变作用下的电阻值发生变化的特性，来测量被测物体的应变情况。

电阻应变计的工作原理基于金属或半导体导体材料的电阻随着应变而发生变化。

当一个金属导线或电阻片受到外力拉伸或压缩时，导线或电阻片的几何尺寸发生变化，导致电阻值发生改变。

根据电阻的变化情况，可以推测出受力或应变的大小。

电阻应变计通常由导电材料制成，这些导电材料可以是金属薄膜、金属丝或薄膜电阻。

当被测物体发生应变时，电阻应变计也会发生相应的应变，从而引起电阻值的变化。

通过测量电阻的变化，就可以了解被测物体的应变情况。

应用电阻应变计作为一种常用的应变测量传感器，其应用十分广泛。

下面列举了一些主要的应用领域：1.结构应变测量：电阻应变计可以用于测量结构件受力情况，如建筑物、桥梁、机械构件等。

通过安装电阻应变计在结构件上，并连接到测量设备，可以实时监测结构件的应变变化，从而判断结构件的受力情况，提供结构安全性评估的依据。

2.材料力学测试：电阻应变计在材料力学测试中有广泛应用。

通过将电阻应变计粘贴或焊接到材料试件的表面，可以测量材料在受力过程中的应变情况，从而了解材料的强度、刚度等力学性质。

3.汽车工程：在汽车工程中，电阻应变计常用于测量车辆的悬挂系统、刹车系统的应变情况。

通过测量这些部件的应变，可以评估车辆在行驶过程中的安全性和稳定性。

4.电子设备：电阻应变计可以应用于电子设备的应变测量。

如在电路板的表面安装电阻应变计，可以测量电路板在热膨胀或机械载荷作用下的应变情况，从而评估电路板的可靠性和性能。

5.材料研究：在材料研究领域，电阻应变计可以用于研究材料的应变特性和变形机制。

通过对不同材料或材料结构上的电阻应变计进行测量，可以获取材料的力学性能参数，进而优化材料设计和加工工艺。

总的来说，电阻应变计的工作原理简单而有效，应用广泛。

电阻应变式传感器实验报告资料
摘要
电阻式应变传感器（Resistive Strain Gage，RSG）是一种能够产生电阻变化的应变测试仪, 它可以检测外界物体表面变化的微弱变化。

本实验是用RSG测量分摊在不同类型材料上的负荷，以及测得不同应变率特性下材料抗拉强度和塑性性质。

一、实验原理
电阻式应变传感器主要原理是使用离散的电阻形成一组电路，当材料受外力变形时，表面的电阻发生变化，这种变化通过电路放大器连接到计算机上，从而记录应变变化值。

二、实验装置
实验装置由负载系统、传感器系统、圆柱体标准物体和电路放大器组成。

负载系统是一体式设计，由电机和脉冲输入装置协调运行而实现负载控制，传感器系统负责测量不同负载下应变量，而电路放大器可以放大传感器信号后输入计算机。

三、实验结果
1、应变图：实验将传感器安装于不同的标准物体上，根据负载、应变值范围和读数精度等参数设定，完成了不同类型标准物体的应变测量，获得了可靠的应变数据和应变图（如图1）。

2、材料抗拉强度和塑性性质：根据实验获取的应变数据，结合材料相关理论，可以计算出该材料抗拉强度及塑性性质，详细数据见表1。

四、结论
本实验使用电阻应变传感器，在不同类型材料上测量了负载和应变特性，获得了可靠的应变图和抗拉强度和塑性性质的实验数据。

电阻应变式传感器的工作原理1. 介绍电阻应变式传感器是一种常见的力、压力、扭矩、重量等物理量测量装置。

它通过测量物体受力或变形引起的电阻变化来实现物理量的测量。

本文将详细介绍电阻应变式传感器的工作原理及其应用。

1.1 传感器分类传感器可以根据其工作原理和测量物理量进行分类。

根据工作原理，传感器可以分为电阻、电容、电感、霍尔等类型。

根据测量物理量，传感器可以分为力、压力、温度、光等类型。

1.2 电阻应变式传感器的概述电阻应变式传感器属于电阻型传感器的一种。

它利用电阻材料的应变效应，将外界的力、压力等物理量转换为电阻值的变化。

电阻应变式传感器具有结构简单、精度高、可靠性好的特点，在工业领域得到广泛应用。

2. 原理电阻应变式传感器的工作原理基于电阻材料的应变效应，即当电阻材料受到外界力或压力作用时，材料的几何形状和尺寸发生变化，从而引起电阻值的变化。

2.1 电阻应变效应电阻应变效应是指电阻材料在受到应变作用下，电阻值发生变化的现象。

根据应变的类型，电阻应变效应可以分为拉伸应变效应和压缩应变效应。

拉伸应变效应是指电阻材料受到拉伸力作用后，电阻值增加；压缩应变效应是指电阻材料受到压缩力作用后，电阻值减小。

2.2 应变片电阻应变式传感器通常采用由电阻材料制成的应变片作为敏感元件。

应变片的几何形状和尺寸可以根据测量需求进行设计。

当外界力或压力作用于应变片时，应变片发生应变，从而导致电阻值的变化。

2.3 桥式电路为了能够测量电阻值的变化，电阻应变式传感器通常采用桥式电路进行测量。

桥式电路由四个电阻组成，其中两个电阻为应变片，另外两个电阻为补偿电阻。

当应变片受到力或压力作用时，其电阻值发生变化，从而使桥路出现失衡，产生输出信号。

2.4 输出信号电阻应变式传感器的输出信号通常为电压信号。

输出信号的大小和方向取决于桥路失衡的程度和方向，可以通过增益电路和滤波电路进行信号处理和放大。

3. 应用电阻应变式传感器广泛应用于力学实验、工业自动化、航空航天等领域。

第5章电阻应变式传感器学习要点：1.掌握传感器的工作原理及性能2.了解传感器的结构、种类3.掌握测量电路及其补偿方法4.掌握应变片的布置及接桥方式5.了解传感器的应用电阻应变式传感器的基本原理是将被测非电量转换成与之有确定对应关系的电阻值，再通过测量此电阻值达到测量非电量的目的。

一、工作原理及结构参数1. 电阻应变片的工作原理电阻应变片分为金属电阻应变片和半导体应变片。

金属电阻应变片的工作原理是基于导体材料的“电阻应变效应”，半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的“压阻效应”。

当电阻丝受到拉伸或压缩时，其几何尺寸和电阻值同时发生变化，电阻的相对变化为ρρ+εμ+=d)21(RdRx对于金属材料来说，电阻应变效应是主要的。

由于压阻系数很小，电阻率的变化可以忽略不计，所以有 x)21(RdRεμ+=其灵敏度 0/12xdRRSμε==+对于半导体材料来说，其压阻效应远大于其应变效应，所以有xLEdRdRεπρρ==其灵敏度 ERdRSLxπε==0和金属电阻应变片相比，半导体应变片具有灵敏度系数大，横向效应小，机械滞后小，尺寸小等优点，但是，半导体应变片多数用薄硅片制成，容易断裂，其测试时的可测应变范围通常限制在3000με左右，而金属电阻应变片的可测应变值达40000με。

另外，半导体应变片的温度稳定性差，测量较大应变时非线性严重，所以其应用仍然受到一定的限制。

当同样长度的线材制成金属电阻应变片时，试件的轴向应变使敏感栅电阻发生变化，同时敏感栅半圆弧部分产生的横向应变也将使其电阻发生变化。

应变片的这种既受轴向应变影响，又受横向应变影响而引起电阻变化的现象称为横向效应。

横向效应的存在使得在测量纵向应变时，圆弧部分产生了一个负的电阻变化，从而降低了应变片的灵敏度系数。

减小横向效应的措施主要有：1）按标称灵敏度系数的测定条件使用；2）减小横向效应系数C，采用短接措施或采用箔式应变片；3）针对实际情况，重新标定在实际使用的应变场下，应变片的应变灵敏度系数。

电阻应变式压力传感器工作原理
电阻应变式压力传感器是一种常用的压力测量装置，它基于电阻应变效应来测量被测介质的压力。

该传感器的工作原理如下：在传感器的感应元件上贴有一层薄膜，该膜片具有电阻应变特性。

当被测介质的压力作用于膜片上时，膜片会产生变形，从而引起感应元件上电阻的改变。

这是因为在应变作用下，导电材料的电阻会发生变化。

一般情况下，电阻应变式压力传感器采用电桥的形式进行测量。

电桥的四个臂分别是两个电阻应变元件和两个固定电阻。

其中，两个电阻应变元件分别用作测量臂和补偿臂。

当无压力作用时，电桥处于平衡状态，此时输出电压为零。

而当被测介质的压力作用在感应元件上时，电桥会失去平衡，产生微小的电阻差，从而造成电桥的输出电压发生变化，该变化与被测介质的压力成正比。

为了提高传感器的灵敏度和测量精度，一般会采取一些措施，如增大感应元件的应变量、采用负载电阻匹配等。

总的来说，电阻应变式压力传感器利用电阻应变特性将被测介质的压力转化为电阻的改变，通过测量电桥的输出电压来间接获得压力值。

这种传感器具有体积小、响应速度快、测量范围广等优点，因此在工业控制、仪器仪表等领域得到广泛应用。