简述电阻应变片的原理

应变片工作原理应变片是一种用于测量物体表面应变的传感器。

它可以精确地测量物体受力时的变形情况，从而帮助工程师和科学家们了解材料的性能和结构的变化。

应变片的工作原理是基于材料的电阻率随着应变的变化而变化的特性。

应变片通常由一层薄膜材料制成，这种薄膜材料具有良好的导电性能。

当物体受到外力作用时，表面会产生微小的变形，这会导致应变片上的薄膜材料发生微小的拉伸或压缩。

由于导电材料的电阻率与应变成正比，因此这种微小的变形会导致应变片上的电阻发生变化。

应变片的工作原理可以通过电阻变化来解释。

当应变片受到外力作用时，导电材料的电阻率会发生变化，从而导致电阻值的变化。

这种电阻值的变化可以通过连接的电路进行测量和记录。

通过测量电阻值的变化，可以准确地计算出物体受力时的应变情况。

应变片的工作原理还可以通过应变-电阻效应来解释。

应变-电阻效应是指当导电材料受到应变时，其电阻率会发生变化的现象。

这种现象是由于导电材料的晶格结构受到外力作用而发生微小的变化，从而影响了电子的传输。

这种变化会导致电阻率的变化，进而影响了电阻值。

应变片的工作原理还可以通过应变测量来解释。

应变片可以被安装在物体表面，当物体受到外力作用时，应变片会随之产生应变。

通过测量应变片上的电阻变化，可以准确地测量出物体受力时的应变情况。

这种应变测量可以帮助工程师和科学家们了解材料的性能和结构的变化，从而指导工程设计和科学研究。

总之，应变片是一种用于测量物体表面应变的传感器，其工作原理是基于材料的电阻率随着应变的变化而变化的特性。

通过测量应变片上的电阻变化，可以准确地测量出物体受力时的应变情况，从而帮助工程师和科学家们了解材料的性能和结构的变化。

应变片的工作原理将应变片贴在被测定物上，使其随着被测定物的应变一起伸缩，这样里面的金属箔材就随着应变伸长或缩短。

很多金属在机械性地伸长或缩短时其电阻会随之变化。

应变片就是应用这个原理，通过测量电阻的变化而对应变进行测定。

一般应变片的敏感栅使用的是铜铬合金，其电阻变化率为常数，与应变成正比例关系。

即ΔR/R=K×ε在这里R：应变片的原电阻值ΩΔR：伸长或压缩所引起的电阻变化ΩK：比例常数(应变片常数)ε：应变不同的金属材料有不同的比例常数K。

铜铬合金的K值约为2。

这样，应变的测量就通过应变片转换为对电阻变化的测量。

但是由于应变是相当微小的变化，所以产生的电阻变化也是极其微小的。

例如我们来计算1000×10−6的应变产生的电阻的变化。

应变片的电阻值一般来说是120 欧姆，即ΔR/120=2×1000×10-6ΔR=120×2×1000×10−6= 0.24Ω电阻变化率为ΔR/R=0.24/120=0.002→0.2%要精确地测量这么微小的电阻变化是非常困难的，一般的电阻计无法达到要求。

为了对这种微小电阻变化进行测量，我们使用带有韦斯通电桥回路的专用应变测量仪。

应变片本身的追随能力可以达到数百kHz，通过组合的测定装置可以对冲击现象进行测量。

行驶中的车辆，飞行中的飞机等各部位的变动应力可以通过应变片和测定装置进行初步的测量。

测量电路：惠斯通电桥惠斯通电桥适用于检测电阻的微小变化，应变片的电阻变化也可以用这个电路来测量。

如图5 所示，惠斯通电桥由四个电阻组合而成。

图5图6如果R1 =R2 =R3 =R4或R1×R2=R3×R4则无论输入多大电压，输出电压e总为0，这种状态称为平衡状态。

如果平衡被破坏，就会产生与电阻变化相对应的输出电压。

如图6 所示，将这个电路中的R1 用应变片相连，有应变产生时，记应变片电阻的变化量为ΔR，则输出电压e的计算公式如下所示。

电阻应变片的结构及工作原理电阻应变片的结构如图4-1-3所示，其中，敏感栅是应变片中把应变量转换成电阻变化量的敏感部分，它是用金属丝或半导体材料制成的单丝或栅状体。

引线是从敏感栅引出电信号的丝状或带状导线。

(1)粘结剂：是具有一定电绝缘性能的粘结 材料，用它将敏感栅固定在基底上。

(2)覆盖层：用来保护敏感栅而覆盖在上面的绝缘层。

(3)基底：用以保护敏感栅，并固定引线的几何形状和相对位置。

电阻应变片能将力学量转变为电学量是利用了金属导线的应变——电阻效应。

我 们知道，金属导线的电阻R 与其长度L 成正比，与其截面积A 成反比，即 A L R ρ= (4-1-3) 式中ρ是导线的电阻率。

如果导线沿其轴线方向受力产生形变，则其电阻值也随之发生变化，这一物理现象被称为金属导线的应变——电阻效应。

为了说明产生这一效应的原因，可将式（4-1-3）取对数后进行微分得ρρd A dA L dL R dR +-= (4-1-4) 式中，L dL 为金属导线长度的相对变化，用轴向应变来表示，即L dL =ε；AdA 是截面1 2 3 4 5 图4-1-3 电阻应变片 1-敏感栅；2-引线；3-粘结剂；积的相对变化。

2r A π=（r 为金属导线的半径），，r dr A dA 2= r dr 是金属导线半径的相对变化，即径向应变r 。

导线轴向伸长的同时径向缩小，所以轴向应变与径向应变r 有下列关系：μεε-=r (4-1-5)为金属材料的泊松比。

根据实验，金属材料电阻率相对变化与其体积的相对变化之间的关系为VdV C d =ρρ，C 为金属材料的一个常数，如铜丝C =1 。

由L A V ⋅= 我们可导出V dV 与、r 之间的关系。

εμεμεεε)21(22r -=+-=+=+=LdL A dA V dV 由此得出εμρρ)21(-==C V dV Cd 代入式（4-1-4）得 []εεμμμεεεμs )21()21(2)21(K C C RdR =-++=++-= (4-1-6) K s 称为金属丝灵敏系数，其物理意义是单位应变引起的电阻相对变化。

电阻应变测量原理及方法目录电阻应变测量原理及方法 (4)1. 概述 (4)2. 电阻应变片的工作原理、构造和分类62.1电阻应变片的工作原理 (6)2.2电阻应变片的构造 (8)2.3电阻应变片的分类 (10)3. 电阻应变片的工作特性及标定 (15)3.1电阻应变片的工作特性 (15)3.2电阻应变片工作特性的标定 (23)4. 电阻应变片的选择、安装和防护 (29)4.1电阻应变片的选择 (29)4.2电阻应变片的安装 (31)4.3电阻应变片的防护 (34)5. 电阻应变片的测量电路 (34)5.1直流电桥 (35)5.2电桥的平衡 (40)5.3测量电桥的基本特性 (42)5.4测量电桥的连接与测量灵敏度.. 436. 电阻应变仪 (53)6.1静态电阻应变仪 (54)6.2测量通道的切换 (57)6.3公共补偿接线方法 (61)7. 应变-应力换算关系 (63)7.1单向应力状态 (64)7.2已知主应力方向的二向应力状态 (64)7.3未知主应力方向的二向应力状态 (65)8. 测量电桥的应用 (67)8.1拉压应变的测定 (68)8.2弯曲应变的测定 (72)8.3弯曲切应力的测定 (74)8.4扭转切应力的测定 (76)8.5内力分量的测定 (77)电阻应变测量原理及方法1. 概述电阻应变测量方法是实验应力分析方法中应用最为广泛的一种方法。

该方法是用应变敏感元件——电阻应变片测量构件的表面应变，再根据应变—应力关系得到构件表面的应力状态，从而对构件进行应力分析。

电阻应变片（简称应变片）测量应变的大致过程如下：将应变片粘贴或安装在被测构件表面，然后接入测量电路（电桥或电位计式线路），图1 用电阻应变片测量应变的过程随着构件受力变形，应变片的敏感栅也随之变形，致使其电阻值发生变化，此电阻值的变化与构件表面应变成比例，测量电路输出应变片电阻变化产生的信号，经放大电路放大后，由指示仪表或记录仪器指示或记录。

电阻应变仪原理电阻应变仪是一种用于测量物体应变的仪器。

它的原理是利用电阻的变化来测量物体的应变。

当物体受到外力作用时，它会发生形变，这种形变会导致物体内部的电阻发生变化。

电阻应变仪就是利用这种变化来测量物体的应变。

电阻应变仪的基本原理是电阻的变化与应变成正比。

当物体受到外力作用时，它会发生形变，这种形变会导致物体内部的电阻发生变化。

电阻的变化量与应变成正比，即电阻的变化量与物体的应变成正比。

因此，通过测量电阻的变化量，就可以得到物体的应变。

电阻应变仪的工作原理是利用电桥原理。

电桥是一种用于测量电阻的仪器，它由四个电阻组成，其中两个电阻是已知的，另外两个电阻是待测的。

当电桥平衡时，电桥两端的电压为零。

当待测电阻发生变化时，电桥就会失去平衡，电桥两端就会产生电压。

通过测量电桥两端的电压，就可以得到待测电阻的变化量。

电阻应变仪利用电桥原理来测量物体的应变。

它由一个电阻应变片和一个电桥组成。

电阻应变片是一种特殊的电阻，它的电阻值会随着物体的应变而发生变化。

电桥的两个电阻是已知的，另外两个电阻是电阻应变片和待测物体的电阻。

当电桥平衡时，电桥两端的电压为零。

当待测物体发生应变时，电阻应变片的电阻值就会发生变化，电桥就会失去平衡，电桥两端就会产生电压。

通过测量电桥两端的电压，就可以得到待测物体的应变。

电阻应变仪是一种用于测量物体应变的仪器，它的原理是利用电阻的变化来测量物体的应变。

电阻应变仪利用电桥原理来测量物体的应变，它由一个电阻应变片和一个电桥组成。

当待测物体发生应变时，电桥就会失去平衡，电桥两端就会产生电压。

通过测量电桥两端的电压，就可以得到待测物体的应变。

电阻丝式应变片与半导体应变片在工作原理
应变片作为压力传感器的核心部件，具有广泛的应用领域。

其中，电阻丝式应变片和半导体应变片是应变片常用的两种类型，本文将围
绕这两种应变片的工作原理进行介绍。

一、电阻丝式应变片
电阻丝式应变片是利用电阻值随应变程度改变的原理进行测量的。

它是由若干条电阻直径一般小于1/4mm的金属细丝绕成的阻值较大的
电阻器，这些电阻细丝在经历拉伸或压缩等力的作用下，产生一定的
应变，其电阻值随之发生变化。

应变导致电阻值的变化，电压的变化
由电路感知，即可测出应变值。

二、半导体应变片
半导体应变片是将铴薄层割成细片并形成晶粒的半导体材料，将
晶片面处理成散热箔，并在散热箔上沉积金属电极，作为应变测量元件。

当受到外力作用下，散热箔所引起的应变作用于铴层上，会改变
其电学性质，即应变导致的阻值、导电率、载流子浓度等参数的变化，将这些电学参数转换为电信号，通过集成电路等处理，并连接器将其
转化为实际的应变值。

总结来看，电阻丝式应变片是利用电阻值随应变程度改变的原理
进行测量的；而半导体应变片是通过利用半导体材料晶格的变形产生
的电学参数的变化来测量应变值。

两种应变片各自优缺点不同，应用
于不同领域，常用于工业、建筑及车辆等领域。

通过了解应变片的工
作原理，我们能更好地理解和应用应变片。

电阻丝应变片的结构电阻丝应变片，也称为电阻应变片，是一种用于测量应变的电子元件。

其核心部分是一根或一组敏感的电阻丝，当这些电阻丝受到外力作用时，其电阻值会发生变化。

通过测量这种电阻的变化，可以推导出所受的外力或应变。

这种元件广泛应用于各种测量和控制系统，如压力传感器、加速度计和称重系统等。

一、电阻丝应变片的构造电阻丝应变片主要由基底、敏感栅、引线和保护层组成。

1. 基底：基底是应变片的基础，它支撑和固定敏感栅和引线。

基底通常由绝缘材料制成，如玻璃纤维增强环氧树脂或聚酰亚胺。

2. 敏感栅：敏感栅是应变片的核心部分，通常由金属合金（如镍铬或铜镍合金）制成。

这些合金具有较高的电阻系数和良好的温度稳定性。

敏感栅的形状和尺寸对测量的灵敏度和精度有很大的影响。

3. 引线：引线用于将敏感栅连接到测量仪器上。

它们通常由镀银铜线或不锈钢线制成，具有足够的强度和良好的导电性。

4. 保护层：保护层覆盖在敏感栅和引线上，以保护它们不受机械损伤、化学腐蚀和环境的影响。

保护层通常由环氧树脂、硅橡胶或陶瓷等材料制成。

二、工作原理当电阻丝受到外力作用时，其长度和横截面积会发生变化，从而导致电阻值的变化。

根据应变效应，电阻值的变化与应变成正比，可以表示为：ΔR/R = kε，其中ΔR是电阻的变化量，R是原始电阻值，k是应变常数，ε是应变。

通过测量电阻的变化量，可以推导出应变的值。

三、应用由于其高灵敏度和稳定性，电阻丝应变片广泛应用于各种工程领域，如航空航天、汽车、土木工程和生物医学等。

在航空航天领域，它们被用于测量飞机的气动载荷和发动机推力；在汽车工业中，它们被用于测量发动机性能和车辆动态稳定性；在土木工程中，它们被用于监测结构健康状况和地震工程；在生物医学领域，它们被用于监测生理参数和医疗器械的性能。

应变片的原理应变片是一种用于测量物体应变的传感器。

它的原理基于金属材料在受到外力作用下会发生微小形变的特性。

应变片广泛应用于工业、航空、汽车等领域，可以帮助工程师了解物体在受力情况下的性能和可靠性。

一、应变片的构成应变片通常由金属箔制成，如铜、镍或钢。

它们的形状可以是矩形、圆形或其他几何形状。

应变片通常有两个电极，一个正极和一个负极，以便将电信号传输到测量仪器中。

二、应变片的工作原理当物体受到外力作用时，它会发生微小形变。

这种形变会导致应变片上的金属箔也发生相对位移。

这种位移会导致金属箔上出现微小的电阻值改变。

三、电阻值与应变之间的关系金属材料在受到外力作用下会发生微小形变，这种形变会导致金属箔上出现微小的电阻值改变。

具体来说，当一个金属箔被拉伸时，它会扩张并增加其电阻值；当一个金属箔被压缩时，它会收缩并减小其电阻值。

四、应变片的灵敏度应变片的灵敏度是指它对应变的响应程度。

灵敏度通常用一个称为应变系数的参数来衡量。

应变系数是一个无量纲常数，表示单位长度内的电阻值改变与单位长度内的形变之比。

五、应变片的类型1. 金属箔式应变片：由金属箔制成，通常用于测量较小的应变。

2. 晶体式应变片：由半导体晶体制成，具有高灵敏度和低温漂移率。

3. 碳膜式应变片：由碳膜制成，具有高温稳定性和抗腐蚀性能。

4. 光纤式应变传感器：利用光纤传输信号，在测量长距离或高温环境下具有优势。

六、总结综上所述，应变片是一种基于金属材料在受到外力作用下会发生微小形变特性的传感器。

它可以帮助工程师了解物体在受力情况下的性能和可靠性。

除了金属箔式应变片，还有晶体式应变片、碳膜式应变片和光纤式应变传感器等不同类型的应变片。

在选择应变片时，需要根据实际需求来选择合适的类型和灵敏度。

应变⽚式传感器⼯作原理及特性1、电阻应变⽚⼯作原理电阻应变⽚的⼯作原理是基于应变效应，即导体或半导体材料在外界⼒的作⽤下产⽣机械变形时，其电阻值相应发⽣变化，这种现象称为“应变效应”。

2、应变⽚的种类、材料及粘贴⾦属电阻应变⽚的种类有丝式和箔式两种。

1）丝式：直径0．01～0．05mm，材料为胶膜、纸、玻璃纤维布等。

图1　⾦属电阻应变⽚的结构2）箔式应变⽚：直径0．003~0．01mm原理：它是利⽤照相制版或光刻腐蚀法将电阻箔材在绝缘基底上制成各种图形的应变⽚；优点：1）敏感栅尺⼨准确，线条均匀；2）其弯头横向效应可以忽略；3）可通过较⼤的电流；4）散热性好，寿命长；5）⽣产效率⾼；3、电阻应变⽚的特性（⼀）电阻应变⽚主要特性：1）灵敏系数2）横向效应3）机械滞后，零漂及蠕变4）温度效应5）应变极限、疲劳寿命6）动态响应特性（⼆）应变⽚的温度误差及补偿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。

1）电阻温度系数的影响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） ΔRα=Rt-R0=R0α0Δt2）试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响。

试件与电阻丝线膨胀系数不同时，产⽣附加电阻变化。

由于温度变化⽽引起的应变⽚总电阻相对变化量为：可知，因环境温度变化⽽引起的附加电阻的相对变化量，除了与环境温度有关外，还与应变⽚⾃⾝的性能参数（K0,　α0,　βs）以及被测试件线膨胀系数βg有关。

通常温度误差补偿⽅法有两类：1）线路补偿法完全补偿：①R3=R4;②R1和RB相同;③粘贴材料⼀样;④同⼀温度场2）应变⽚的⾃补偿法则被测试件的线膨胀系数βg已知时，如果合理选择敏感栅材料,则达到温度⾃补偿的⽬的。

（三）应变⽚式电阻传感器的测量电路直流电桥直流电桥平衡条件直流电桥电压灵敏度电桥的⾮线性误差直流电桥平衡条件：交流电桥交流电桥的平衡条件交流应变电桥的输出特性及平衡调节直流电桥输出电压很⼩，须放⼤但直流放⼤器易于产⽣零漂。

什么是应变效应,解释金属电阻应变片的工作原理应变效应是指材料在受到外力作用下发生形变产生的能量。

简单来说，当材料受到外力作用时，它会发生形变，并因此产生能量。

金属电阻应变片是一种用于测量力、压力、扭矩等物理量的传感器。

它是基于金属材料的电阻与应变之间的关系而工作的。

金属电阻应变片是由金属材料制成的，通常采用常见的金属材料如钢、铝等。

它们的导电性能会随应变的增加而改变。

工作原理可以分为以下几个步骤：1.应变感测：金属电阻应变片首先感测物体受到的应变。

应变即物体由于外力作用而发生的形变。

这种应变可以是线性的（伸缩应变）也可以是非线性的（弯曲应变、剪切应变等）。

金属电阻应变片采用弯曲应变致电阻变化的原理。

当金属电阻应变片受到外力作用时，它会发生弯曲应变，从而导致内部金属材料的长度和截面积发生变化，进而改变金属电阻应变片的电阻值。

2.电阻变化：金属电阻应变片的电阻值会随应变的增加而改变。

这是因为金属材料的电阻与其长度和截面积之间存在一定的关系。

当金属电阻应变片受到应变时，它的长度和截面积会发生变化，导致电阻值的改变。

对于一个应变应变力致电阻值变化的金属电阻应变片，其电阻值可以通过电路连接进行测量。

3.电桥电路：为了测量金属电阻应变片的电阻值变化，通常使用电桥电路。

电桥电路包括四个电阻，分为两个相等的电阻和两个变化的电阻。

其中一个变化的电阻就是金属电阻应变片。

当电阻变化时，电桥电路会产生一个不平衡的电压信号。

4.信号处理：不平衡的电压信号经过信号处理电路进行放大和滤波，最终输出一个与物体受到的应变成正比的电信号或数字信号。

金属电阻应变片的工作原理可以总结为：物体受到外力作用产生应变，金属电阻应变片感测并转换为电阻变化，通过电桥电路测量电阻变化产生不平衡信号，经过信号处理输出应变电信号。

金属电阻应变片具有以下特点：1.灵敏度高：金属电阻应变片对应变具有高度的灵敏度。

它可以感测微小的形变并转换为电信号进行测量。

第三章习题1. 简述电阻应变片的测试原理2. 说明电阻应变片的组成和种类。

电阻应变片有哪些主要特性参数？3. 说明电阻应变式力学量传感器的基本原理？并简要指导其静态灵敏度系数4. 试简要说明电阻应变式传感器的温度误差产生的原因，并说明有哪几种其补偿方法。

5. 什么是正压电效应？什么是逆压电效应？压电效应有哪些种类？压电传感器的结构和应用特点是什么？能否用压电传感器测量静态压力？6. 试说明压电陶瓷的敏感机理。

7. 试说明石英晶体的压电机理.石英晶体X、Y、Z轴的名称是什么？有哪些特征？第三章习题答案1.电阻应变片的工作原理是基于金属的应变效应。

金属丝的电阻随着它所受的机械变形(拉伸或压缩)的大小而发生相应的变化的现象称为金属的电阻应变效应。

原因：因为金属丝的电阻与材料的电阻率及其几何尺才(长度J和截面积有关，而金属丝在承受机械变形的过程中，这三者都要发生变化，因而引起金属丝的电阻变化。

2. ①金属电阻应变片由四部分组成：敏感栅、基底、盖层、粘结剂、引线。

分类：（1）、丝式应变片1．回线式应变片2．短接式应变片（2）、箔式应变片（3）薄膜应变片（4）半导体应变片②其主要特性参数：灵敏系数、横向效应、机械滞后、零漂及蠕变、温度效应、应变极限、疲劳寿命、绝缘电阻、最大工作电流、动态响应特性。

3.通过弹性敏感元件转换作用，将位移、力、力矩、加速度、压力等参数转换为应变因此可以将应变片由测量应变扩展到测量上述参数，从而形成各种电阻应变式传感器。

4.温度误差产生原因包括两方面：温度变化引起应变片敏感栅电阻变化而产生附加应变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温度补偿方法，基本上分为桥路补偿和应变片自补偿两大类。

5. 某些电介质在沿一定的方向受到外力的作用变形时，由于内部电极化现象同时在两个表面上产生符号相反的电荷，当外力去掉后，恢复到不带电的状态；而当作用力方向改变时，电荷的极性随着改变。

应变片工作原理应变片是一种用于测量物体受力后产生的应变变化的传感器。

它是一种非常常见且广泛应用于工程领域的传感器，具有精度高、响应速度快等优点。

本文将介绍应变片的工作原理及其应用。

应变片的工作原理基于金属材料的应变效应。

当物体受到外力作用时，其内部的分子结构会发生相应的变化，导致物体的尺寸、形状或体积发生变化。

这种变化称为应变，通常用应变率来表示。

应变片就是利用这种应变效应来测量物体受力后的应变变化。

应变片通常由金属薄片制成，如铜、铁、铝等。

这些金属材料具有良好的弹性和导电性能。

在应变片的制作过程中，金属薄片被切割成特定的形状，如网格状、网格状等，以增加其表面积。

这样可以使应变片更加敏感，能够更准确地测量应变。

当应变片被粘贴在物体表面时，当物体受到外力作用时，应变片也会随之发生应变。

这时，应变片的电阻值会发生变化，因为金属的电阻与其长度和截面积有关。

当应变片受到拉伸应变时，其长度会增加，截面积会减小，从而导致电阻值增加。

反之，当应变片受到压缩应变时，其长度会减小，截面积会增大，从而导致电阻值减小。

通过测量应变片的电阻值变化，我们可以计算出物体所受到的应变大小。

这可以通过连接应变片的电桥电路来实现。

电桥电路是一种用于测量电阻变化的电路，由四个电阻组成。

其中，两个电阻与应变片的电阻串联，另外两个电阻则用于平衡电桥。

当应变片受到应变时，电阻值发生变化，导致电桥失去平衡。

通过调节平衡电桥的电阻值，可以得到应变片的准确电阻变化。

除了测量应变，应变片还可以用于测量其他物理量，如压力、力、扭矩等。

这是通过将应变片与其他传感器（如压力传感器、力传感器等）相结合来实现的。

当物体受到相应的力或压力时，应变片会发生应变，进而改变其电阻值。

通过测量电阻值的变化，可以计算出物体所受到的力或压力大小。

应变片在工程领域有着广泛的应用。

例如，在结构工程中，应变片可用于测量建筑物、桥梁、管道等结构受力后的变形情况，以评估其稳定性和安全性。