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4-1电阻应变片构造及工作原理

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电阻应变计(应变片)原理

电阻应变计(应变片)原理

图 2-1 电阻应变计的结构
图 2-2 敏感栅的尺寸
敏感栅是电阻应变计的核心组成部分，它的特性对于电阻应变计的性能有决定性的影 响。为了改善电阻应变计的性能，人们探索了多种材料的应变－电阻特性，从而发展了敏感 栅材料，包括金属、半导体和金属氧化物等。目前常用的金属敏感栅材料主要有铜镍合金、 镍铬合金、镍钼合金、铁基合金、铂基合金、钯基合金等。以金属材料为敏感栅的电阻应变 计的灵敏系数大都在 2.0 ～4.0 间。硅、锗等半导体材料由于具有压阻效应，所有也被人们 用作敏感栅的材料，以半导体材料为敏感栅的电阻应变计的灵敏系数大都在 150 左右，远高 于以金属材料为敏感栅的电阻应变计。
保证相同，使应变计性能分散，故在常温应变测量中正逐步被其它片种代替。
8
图 2-3 丝绕式应变计
图 2-4 短接式应变计
2. 短接式应变计 短接式应变计也有纸基和胶基等种类。短接式应变计由于在横向用粗铜导线短接，因而 横向效应系数很小 (<0.1％)，这是短接式应变计的最大优点。另外，在制造过程中敏感栅的 形状较易保证，故测量精度高。但由于它的焊点多，焊点处截面变化剧烈，因而这种应变计 疲劳寿命短。 2.3.2 金属箔式应变计 箔式应变计的敏感栅是用厚度为 0.002～0.005 毫米的铜镍合金或镍铬合金的金属箔，采 用刻图、制版、光刻及腐蚀等工艺过程而制成（见图 2-5）。基底是在箔的另一面涂上树脂 胶，经过加温聚合而成，基底的厚度一般为 0.03～0.05mm。 与丝绕式应变计相比，箔式应变计的优点是： 1. 敏感栅很薄，且箔材与粘合层的接触面积要比丝材的大，因而粘贴牢固，有利于变
形传递，因而它所感受的应变状态与试件表面的应变状态更为接近，测量精度高； 2. 敏感栅薄而宽，在相同的横截面积条件下，箔栅的表面积比丝栅的要大，散热性好，

简述电阻应变片的原理

简述电阻应变片的原理

简述电阻应变片的原理电阻应变片是一种利用材料电阻随应变而变化的敏感元件，可以将应变的物理量转化为电阻的变化，从而实现对应变量的测量。

在电子设备、机械设备、测控仪表和信息处理系统中广泛应用。

电阻应变片的工作原理是基于材料电阻随应变的变化而产生的电阻效应。

材料的电阻变化可以通过以下两种效应来实现：伽德纳效应和洛朗兹效应。

首先，伽德纳效应是指材料电阻随应变而发生的线性变化。

当材料受到力的作用发生应变时，材料内部的载流子受到应变的约束，导致载流子的迁移受阻，电阻增加。

这个效应被描述为电阻率与应变成正比的线性关系。

其次，洛朗兹效应是指材料电阻随应变发生的非线性变化。

它是由于电阻是由电子迁移和晶格振动共同决定的，当材料受到应变时，晶格的扭曲导致电子迁移的路径和速度发生变化，从而导致电阻发生非线性变化。

洛朗兹效应在较大应变下更为明显。

基于以上效应，电阻应变片的工作原理可以概括为以下几个步骤：1. 材料选择：选择具有应变灵敏性的材料作为电阻应变片的工作材料。

常用的材料有铜镍合金、硅碳合金、钢等。

这些材料具有较高的应变敏感系数和较低的温度系数。

2. 加工形状：将选定的材料加工成薄片或网格状结构，以增加电阻应变片的敏感度。

常见的几何形状有方形、圆形和网格状。

3. 连接电路：将电阻应变片与电子电路连接，形成测量电路。

连接电路时需要注意电阻应变片的敏感方向和形状。

4. 测量电路：选择合适的测量电路进行测量，典型的测量电路有电桥电路和放大电路。

在电阻应变片被外力作用引起应变时，它的电阻值发生变化。

这个变化可以通过电桥电路来检测和测量。

当电桥电路中的电阻应变片受到应变时，它的电阻值改变，导致电流通过电桥电路的各个分支出现变化，引起平衡状态的破坏。

通过测量电桥的输出信号，就可以获得电阻应变片的应变量。

另一种常用的测量方法是放大电路。

放大电路通过放大电阻应变片的电阻变化信号，然后进行处理和测量。

它可以实现更高分辨率和灵敏度的测量。

简述应变片的原理及应用

简述应变片的原理及应用

简述应变片的原理及应用1. 什么是应变片？应变片（Strain gauge）是一种常用于测量应变（strain）的传感器。

应变片通常由细长的金属箔片构成，含有一个或多个电阻片。

当载荷施加在应变片上时，金属箔片会发生应变，从而改变电阻的大小。

通过测量电阻的变化，可以间接测量应变的大小。

2. 应变片的工作原理应变片是通过电阻效应来测量应变的。

当细长金属箔片受到应变时，金属箔片会发生微小的形变，从而改变金属箔片内部电阻的大小。

根据电阻与电流之间的关系（欧姆定律），我们可以测量出电阻的变化来间接测量应变的大小。

应变片与电桥电路结合使用，通过测量电桥电路的电阻变化，可以得到应变的准确值。

3. 应变片的应用领域3.1 结构应变测量应变片广泛应用于结构工程领域，用于测量结构体受力状态下的应变情况。

例如，应变片可以安装在桥梁、建筑物、飞机机翼等结构上，通过测量结构的应变变化，可以了解结构所承受的力的大小和方向。

这对于结构的设计与性能评估非常重要。

3.2 材料力学实验在材料力学实验中，应变片被广泛应用于测量材料的应变情况。

通过在材料上安装应变片，可以测量不同位置的应变值，从而了解材料的机械性能。

材料力学实验中常常使用多个应变片来获得更精确的测量结果。

3.3 液压机械在液压机械中，应变片用于测量液压缸的应变情况。

通过测量应变片的应变变化，可以了解液压缸所承受的力的大小，从而判断液压缸的工作状态。

这对于液压机械的安全性和性能评估具有重要意义。

3.4 地震监测应变片也被应用于地震监测领域，用于测量地震过程中土壤和岩石的应变情况。

通过测量应变片的应变变化，可以了解地震震源与监测点之间的位移和应变关系，从而研究地震的发生机制和动力学特征。

4. 应变片的优势4.1 高精度应变片可以提供高精度的应变测量结果。

由于金属箔片的微小形变能够准确地改变电阻的大小，因此应变片可以测量非常小的应变量。

4.2 可靠性应变片具有良好的机械性能和耐腐蚀性能，在不同环境和复杂工况下仍然能够提供准确可靠的测量结果。

电阻应变测量原理及方法

电阻应变测量原理及方法

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。

电阻应变计(应变片)原理

电阻应变计(应变片)原理

几何尺寸发生变化所引起的。在常温下，许多金属材料在一定的应变范围内，电阻丝的相对
电阻变化与丝的轴向长度的相对变化成正比。即：
dR R
=
Ksε
（2-5）
其中：
Ks
=
1 ε
dρ ρ
+
(1 +
2μ )
（2-6）
5
式中，Ks为单根金属丝的灵敏系数。表示金属丝的电阻变化率与它的轴向应变成线性关 系。根据这一规律，采用能够较好地在变形过程中产生电阻变化的材料，制造将应变信号转 换为电信号的电阻应变计。
铜线，再将铜导线相间地切割开来而成（见图 2-4）。
1. 丝绕式应变计
丝绕式应变计的疲劳寿命和应变极限较高，可作为动态测试用传感器的应变转换元件。
丝绕式应变计多用纸基底和纸盖层，其造价低，容易安装。但由于这种应变计敏感栅的横向
部分是圆弧形，其横向效应较大，测量精度较差，而且其端部圆弧部分制造困难，形状不易
引线应具有低和稳定的电阻率以及小的电阻温度系数。常温应变计的引线材料多用紫 铜，为了便于焊接，可在紫铜引线的表面镀锡。中温应变计、高温应变计的引线可以在紫铜 引线的表面镀银、镀镍、镀不锈钢，或者采用银、镍铬（或改良型）、镍、铁铬铝、铂或铂 钨等。高疲劳寿命的应变计可采用铍青铜作引线。
四、盖层 电阻应变计的盖层是用来保护敏感栅使其避免受到机械损伤或防止高温下氧化。常用的 是以制作基底的胶膜或浸含有机胶液（例如环氧树脂、酚醛树脂等）的玻璃纤维布作为盖层， 也可以在敏感栅上涂敷制片时所用粘结剂作为保护层。盖层的材料包括纸、胶膜及玻璃纤维 布等。
0.32 0.68电阻温来自系 数(10-6/ºC)+20
300
110~130

4-1电阻应变片构造及工作原理

4-1电阻应变片构造及工作原理

R R

K0
为了求解一般平面应变状态下应变片的灵敏系数，首先求解敏
感栅的电阻变化率。
设在应变测量时，构件表面处于二向应变状态，且主应变 1 、 2
第二篇 电阻应变测量技术
电阻应变测量技术简称为电测法。主要用于测量试件表面的线应变。
电阻应变片
主要内容
电阻应变仪 静态应变测量
动态应变测量
电阻应变计
电阻应变计
电阻应变仪，电桥
电桥 盒
电测法的特点：
1、优点：
（1）灵敏度与精确度高（最小读数为一个微应变 106 ）；
（2）实测； （3）易安装； （4）特殊环境（高温、高压、高频）； （5）自动化处理（由于输出的是电信号，容易实现自动化）。
将两枚应变片相互垂直地安装在单向应变场内，且应变片轴线与应 变x平行或垂直。
x 0 y 0
设应变片丝栅每单位长度的电阻值为ζ。
第1片应变片：
R R

K0
栅长L有n条，初始电阻为 RL nL 。电阻改变量 RL nLK0 x。
设弯头部分是半径为r 的半圆弧，
有n-1个弯头，初始电阻为 Rr n 1 r 。
（3） x 值的测定： 沿梁轴线方向安装一个三点挠度计，当梁受力变形后，挠度计上 千分表的读数f 与梁的轴向应变 x 有如下关系： fh x l2
由变形的对称性可看出，跨度中点截面的转角为零，挠曲线在跨度中
点处的切线是水平的，所以梁可看作长为 l ，自由端受集中力偶的悬
臂梁，由材料力学可知：
d

dL

2
dL

dL

1
2




RL DL

应变片的工作原理

应变片的工作原理
应变片是一种用于测量物体表面应变的传感器，它可以将物体
受到的应变转换为电信号，从而实现对物体应变的测量和监测。

应
变片的工作原理基于材料的电阻变化和应变之间的关系，通过测量
电阻值的变化来确定物体受到的应变量。

应变片的工作原理可以分为以下几个步骤：
1. 材料特性：应变片通常由导电材料制成，如金属薄膜或碳纳
米管等。

这些材料具有特定的电阻特性，当受到外力作用时，材料
会产生应变，导致电阻值发生变化。

2. 安装固定：应变片被安装在需要测量应变的物体表面上，通
常使用胶水或粘合剂将其固定在物体表面。

当物体受到外力作用时，应变片会随之产生应变，从而改变其电阻值。

3. 电路连接：应变片的两端连接到测量电路中，通常是一个电
桥电路。

电桥电路通过对比应变片的电阻值和参考电阻值来测量应
变片的电阻变化，从而确定物体受到的应变量。

4. 电信号输出：测量电路会将测得的电阻值转换为电信号输出，通常是模拟电压信号或数字信号。

这些信号可以用于实时监测物体
的应变情况，也可以通过数据处理和分析得到物体的应变分布图和
应变变化趋势。

应变片的工作原理基于材料的电阻特性和应变之间的关系，通
过测量电阻值的变化来确定物体受到的应变量。

它具有灵敏度高、
响应速度快、精度高等优点，因此被广泛应用于工程结构、材料测试、医疗设备、航空航天等领域的应变测量和监测中。

希望通过本
文对应变片的工作原理进行介绍，能够让读者对其原理有更深入的
理解。

电阻丝应变片的结构

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。

电阻应变片的结构及工作原理


R L K K x R L
或
R R x R K RK
(4-1-1)
式中 K 为应变片的灵敏系数（此值由应变片厂家给出） ；R 是未加力时应变片阻值的初 始值；R 是加力变形后应变片的电阻变化。 所以只要测出应变片阻值的相对变化， 便可得出被测试件的应变。 本实验用平衡电 桥测量应变片电阻的相对变化。 实验装置及测量线路如图 4-1-1 和图 4-1-2 所示， 将被 测试件一端夹持在稳固的基座上，其主体悬空，构成一悬臂梁。在悬臂梁固定端 A 处 贴一应变片，在悬臂梁变形端 B 处贴一同型号同规格的应变片，在 C 端挂一砝码托盘 以备加载。将 A 处的应变片作为温度补偿片 R1，B 处的应变片 Rx 作为传感元件测量应 变， 用电阻箱 R2、 Ra 和微调电阻箱 Rb 以及 R1、 Rx 组成一电桥， 作为微小形变测量电路。 当 C 处加载时，悬臂梁将向下弯曲，B 处产生变形，贴在 B 处的应变片亦发生变 形，其电阻值发生变化，此电阻值的变化可通过电桥测量出来，从而可测定悬臂梁 B 处的形变。
由此得出
d dV C C (1 2 ) V
代入式（4-1-4）得
dR C (1 2 ) 2 (1 2 ) C (1 2 ) K s R
(4-1-6)
Ks 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。由式（4-1-6） 可见 Ks 由两部分组成，前一部分由金属丝的几何尺寸变化引起，一般金属的在 0.3 左右，因此 (1 2 ) 1.6 ，后一部分为电阻率随应变而引起变化的部分，它除与金属丝 几何尺寸有关外还与金属本身的特性有关。Ks 对于一种金属材料在一定应变范围内是 一常数，于是得出
R1
A C

应变片工作原理

应变片工作原理应变片是一种常见的传感器，用于测量物体在力或压力作用下的应变情况。

它具有简单、灵敏、可靠等特点，在工程领域得到广泛应用。

下面将详细介绍应变片的工作原理。

一、应变片的结构和材料应变片通常由金属箔片制成，常见的材料有金属铜、铬镍合金等。

它的结构一般呈网格状或螺旋状，有时也会采用细线或导电胶片等形式。

应变片的尺寸和形状可以根据实际需要进行设计和制造。

二、应变片的工作原理应变片的工作原理基于金属的电阻随应变发生变化的特性。

当物体受到力或压力作用时，应变片会发生形变，导致其内部电阻发生变化。

根据应变片的电阻与应变之间的线性关系，可以通过测量电阻值的变化来确定物体所受力或压力的大小。

三、应变片的电桥测量原理为了提高应变片的灵敏度和准确度，通常将多个应变片组合成电桥进行测量。

电桥是由四个电阻组成的电路，其中两个电阻是固定的，另外两个电阻是应变片。

当物体受到力或压力作用时，应变片的电阻发生变化，导致电桥不平衡，产生电桥输出信号。

通过测量电桥输出信号的大小和方向，可以确定物体所受力或压力的大小和方向。

四、应变片的灵敏度和精度应变片的灵敏度和精度是衡量其性能的重要指标。

灵敏度是指应变片电阻变化与应变之间的关系，通常用单位应变引起的电阻变化来表示。

精度是指应变片测量结果与实际值之间的偏差，通常用百分比或小数表示。

为提高应变片的灵敏度和精度，需要注意以下几点：1.选择合适的应变片材料和结构，使其具有较大的应变灵敏度。

2.正确安装应变片，使其与被测物体紧密接触，避免应变传递的损失。

3.使用合适的电桥电路和测量仪器，提高测量的准确度和稳定性。

4.进行校准和调试，确保应变片的测量结果与实际值相符。

五、应变片的应用领域应变片具有广泛的应用领域，常见的应用包括：1.结构应变测量：用于测量建筑、桥梁、航天器等结构的应变情况，评估其安全性和可靠性。

2.力学实验：用于测量材料的应力-应变关系、材料的弹性模量等力学性能参数。

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2、缺点：
（1）点测（若分析应力在平面上的分布情况，需要大量的应变片）； （2）用于宏观测量（最小的应变片长约为0.2mm）。 电阻应变片——将构件的应变转换为电阻变化。
电阻应变测量系统
电阻应变仪——将此电阻变化转换为电压（或电流） 的变化，并进行放大。 记录器——记录器把电压记录下来，并换算成应变。
1 2 3
5
丝绕式应变片
1—覆盖层 4—粘结剂 2—基底 5—敏感栅
4
3—引出线
三、常用电阻应变片的类型
1、丝绕式应变片：
优点：价格便宜（约3-4角钱一片），容易安装。 缺点：基底是纸基片，所以耐湿性差，需要干燥保存。 横向效应系数大，当栅长L越小时，H将急剧增加。 难以制成小栅长（一般不小于2 mm），主要用于 建筑工程上，由于建筑上一般是非均匀材料，应 变片贴在石子上、钢筋上还是混凝土上其应变大 不相同。
栅长L有n条，初始电阻为 RL nL 。电阻改变量 RL nLK 0 x。
求（n-1）个弯头电阻的改变量
（1）求微段rdθ上的电阻改变量
x 0
y 0
当dθ极小时，可用过A点的一段切线代替rdθ，过A点的 一段切线与x轴之间的夹角为θ，这段丝栅承受的应变为：
R K 0 R
2、丝绕式应变片横向效应系数的公式推导
将两枚应变片相互垂直地安装在单向应变场内，且应变片轴线与应 变x平行或垂直。
x 0
y 0
设应变片丝栅每单位长度的电阻值为ζ。
第1片应变片：
设弯头部分是半径为r 的半圆弧， 有n-1个弯头，初始电阻为 Rr n 1 r 。
R K 0 R
2、短接式应变片：
把几条金属丝按一定间距平行拉紧，然后按栅长大小 横向焊接较粗的镀银铜线，在适当处切出若干断口， 形成敏感栅的横向部分和引出线，再粘上胶膜基底经 加温固化而成。
优点：横向效应系数很小，可以忽略。
缺点：由于内部焊点多和焊点处截面变化剧烈，因而这种应 变片的疲劳寿命短。
3、箔式应变片：
x 1000 R —— 2片沿x轴方向的电阻变化率。 R B y 2
R —— 1片沿x轴方向的电阻变化率。 R L
R R R R B 2 H R R R L R 1
将应变合金扎制成厚度小于0.01mm的箔材，经一定热处理后， 涂刷一层树脂，经聚合处理后形成基底。然后在未涂的一面用 光刻腐蚀工艺得到敏感栅，焊上引出线，再涂一层表面保护。
优点：栅长尺寸小，可达到0.2 mm 。 散热性能好，因箔式应变片丝栅截面为矩形，故丝栅周表面 积大，因而散热性能好。 横向效应系数小，因敏感栅横向部分的间隙很小。 基底是胶基片，所以耐湿性好，绝缘性好。 便于成批生产，生产率高。 缺点：价格较贵。
x
fh l2
由变形的对称性可看出，跨度中点截面的转角为零，挠曲线在跨度中 点处的切线是水平的，所以梁可看作长为 l ，自由端受集中力偶的悬 臂梁，由材料力学可知： 2
Ml f 梁自由端的挠度： 2 EI
在纯弯区域内，梁轴线变形后的曲率：
1


M EI
梁跨度中间截面上、下表面处的应变：
R （ 4） 值的测定； R 将安装在梁上的应变片作为工作片和另外一个补偿片接入电
金属丝的电阻应变效应可用下面公式来表达：
R K 0 R
R ——表示长为L的丝材的初始电阻。 △R ——表示丝材伸长△L后电阻的变化。 K0的物理意义——每单位应变所造成的相对电阻变化。即金属丝电阻 变化率对应变的灵敏程度-----简称为灵敏系数。
2、公式
R K 0 的理论推导 R
电阻定律：
R L E R
缺点：a、半导体应变片的应用范围窄 半导体应变片的灵敏系数仅在不大的应变范围内保持常数，
而且在此范围之外，拉或压应变时的灵敏系数不同，所以应
用范围窄。 b、灵敏系数随温度而变化 灵敏系数受温度的影响，随温度的增加而减少。
5、应变花：
将几个敏感栅制在同一基底上，敏感栅由于采取了特殊角 布置方式，就形成了各种形式的多轴应变片或称为应变花。 用应变花可测量同一点几个方向的应变及一点的主应变和 主方向。
按应变片的方位可分为： 直角应变花 ————二个敏感栅之间的夹角为 900 450 花 ————三个敏感栅之间的夹角各为 450
600 花 ————三个敏感栅之间的夹角各为 600 1200花 ————三个敏感栅之间的夹角各为 1200
四、应变片的灵敏系数
用应变片进行应变测量时，应变片中金属丝需要一定的电压， 为了防止电流太大，产生发热及熔断等现象，要求金属丝有一 定的长度，以获得较大的初始电阻。但在测量构件的应变时， 又要求尽可能缩短应变片的长度，接近于真实“一点”的应变。 这两者之间出现矛盾，为了满足两方面的需要，把应变片做成 栅状（称为敏感栅）。

1 x y 1 x y cos 2 1 x 1 x cos 2 x cos 2 2 2 2 2
2 R RK rd K cos rdθ微段上电阻的改变量为： rd 0 0 x
（2）一个弯头电阻的改变量
4、半导体应变片：
半导体应变片的敏感栅只有一条，由单晶硅一类的半导 体材料制成，粘上胶膜基底，装上内、外引出线即可。
1 — 硅条， 2 — 内引线 3 — 基底， 4 — 外引线
优点：a、灵敏系数大
比前三类应变片的灵敏系数大五十倍以上， 当它承受轴向应力时，电阻率会发生明显 的变化，从而造成电阻的变化。 b、横向效应和机械滞后小
dR d dL dD d dL dL dL 1 2 2 2 R L D L L L
d dL L
d
dR K 0 x K 0 R
K 0 1 2

dL L
灵敏系数 K 0
（2）一个弯头电阻的改变量为：
1 Rr rK 0 x

0
rK 0 x 1 2 sin d rK 0 x sin 2 2 2 4 0

（3）（n-1）个弯头电阻的改变量为：
Rr
n 1rK 0 x
2
横向效应系数H的计算
这段丝栅承受的应变为：

1 x y 1 x y cos 2 90 0 1 x 1 x cos 2 x sin 2 2 2 2 2


rdθ微段上电阻的改变量为：
Rrd RK0 rdK0 x sin 2
2
栅长L有n条，初始电阻为 R nL ，电阻改变量 RL 0 。 L n-1个弯头，初始电阻为 R n 1r 。
r
求（n-1）个弯头电阻的改变量
（1）求微段rdθ上的电阻改变量 当dθ极小时，可用过A点的一段切线代替
x 0
y 0
rdθ，过A点切线与x轴之间的夹角为 900
第1片：
Rr
n 1rK 0 x
2
x 0
——弯头
y 0
RL nLK 0 x ——直线段
Rr
n 1rK 0 x
2
——弯头
第2片：
RL 0
——直线段
第1片：
Rr
n 1rK 0 x
2
RL nLK 0 x

1 S D 2 4
dS

2
DdD
dS dD 2 S D

dD y D
dL x L
y x

对于单向应力状态：
dD dL D L
d dL L
dR d dL dD d dL dL dL 1 2 2 2 R L D L L L
dR d dL dS R L S
半导体应变片的电阻变化率
d 非常大，
d
d

L E
K 0 1 2

dL L
K 0 (1 2 ) L E
由于半导体材料的压阻效应很大，以致上式中（1+2μ）一项可忽略
K0 L E ——半导体应变片的灵敏系数 K0 L E 2
1 Rr rdK 0 x cos2 rK 0 x 0


0
rK 0 x 1 2 cos d rK 0 x sin 2 2 2 4 0

（3）（n-1）个弯头电阻的改变量为：
Rr
第2片应变片：
n 1rK 0 x
第二篇 电阻应变测量技术
电阻应变测量技术简称为电测法。主要用于测量试件表面的线应变。
电阻态应变测量
电阻应变计
电阻应变计
电阻应变仪，电桥
电 桥 盒
电测法的特点： 1、优点：
（1）灵敏度与精确度高（最小读数为一个微应变 106 ）； （2）实测； （3）易安装； （4）特殊环境（高温、高压、高频）； （5）自动化处理（由于输出的是电信号，容易实现自动化）。
L R S
L S
——电阻率 ——导线长度 ——横截面积
当导线有应变时，R，，L，S 均有改变，但变化非常小，
所以用上式的微分形式表示：
dR d
L L dL dS 2 S S S
dR d dL dS R L S
设丝栅的横截面是圆，且直径为D
L R S
五、应变片的横向效应系数及其影响
横向效应系数是衡量应变片好坏的另一个重要指标。横向应 变将影响到测量数据，所以横向应变越小越好，最好是零。
1、定义：
横向效应系数是在单向应变状态中，应变片沿栅宽和栅长方 向电阻变化率之比。