应变片测量组桥方式

Ｒ１、R2、R3、Ｒ4为４个应变片电阻,组成了桥式测量电路，R ｍ为温度补偿电阻，e 为激励电压，V 为输出电压。

若不考虑Ｒm,在应变片电阻变化以前,电桥的输出电压为： V=e R R R R R R ⎪⎭⎫ ⎝⎛+-+434211 由于桥臂的起始电阻全等,即R １ = R2 ＝ R3 ＝ R4 = Ｒ，所以V=0 。

当应变片的电阻R1、Ｒ2、Ｒ3、R4变成R+△R １、R+△Ｒ2、R+△R3、R+△R4时，电桥的输出电压变为: V=e R R R R R R R R R R R R ⎪⎭⎫ ⎝⎛∆++∆+∆+-∆++∆+∆+434211 通过化简，上式则变为： V=4e ⎪⎭⎫ ⎝⎛∆-∆+∆-∆R R R R R R RR 4321 也就是说，电桥输出电压的变化与各臂电阻变化率的代数和成正比。

如果四个桥臂应变片的灵敏系数相同,且R R ∆ ＝ K ε,则上式又可写成: V=(4eK ε1 - ε2 + ε3 - ε４ ） 式中K 为应变片灵敏系数，ε为应变量。

上式表明,电桥的输出电压和四个轿臂的应变片所感受的应变量的代数和成正比。

在电阻应变式称重传感器中，4个应变片分别贴在弹性梁的４个敏感部位，传感器受力作用后发生变形。

在力的作用下，Ｒ１、R3被拉伸，阻值增大，△R1、△R ３正值,R ２、R4被压缩，阻值减小,△Ｒ２、△R ４为负值。

再加之应变片阻值变化的绝对值相同，即△R １ = △Ｒ3 = ＋ △R 或ε1 = ε３ = +ε△R2 = △R4= - △R 或ε2 = ε4 = － ε因此,V=4eK ×4ε ＝ e K ε。

若考虑 Ｒm,则电桥的输出电压变成:Ｖ=e Rm R R R R R RR R ⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛∆--∆+222 =e RR Rm R R ∆+2 = Rm R R 2+ Ｋ εe 令S Ｕ = eV ，则 ＳU =Rm R R 2+ Ｋ ε ＳU 称为传感器系数或传感器输出灵敏度。

应变片原理敏感元件的种类很多，其中以电阻应变片（简称电阻片或应变片）最简单、应用最广泛。

电阻片的应变­电性能（图1、图2）电阻片分丝式和箔式两大类。

丝绕式电阻片是用0.003mm‐0.01mm的合金丝绕成栅状制成的；箔式应变片则是用0.003mm‐0.01mm厚的箔材经化学腐蚀制成栅状的，其主体敏感栅实际上是一个电阻。

金属丝的电阻随机械变形而发生变化的现象称为应变‐电性能。

电阻片在感受构件的应变时（称作工作片），其电阻同时发生变化。

实验表明，构件被测量部位的应变ΔL/L与电阻变化率ΔR/R成正比关系，即：∆∆比例系数 称为电阻片的灵敏系数。

由于电阻片的敏感栅不是一根直丝，所以 不能直接计算，需要在标准应变梁上通过抽样标定来确定。

的数值一般约在2.0左右。

温度补偿片温度改变时，金属丝的长度也会发生变化，从而引起电阻的变化。

因此在温度环境下进行测量，应变片的电阻变化由两部分组成，即：∆ ∆ ∆∆ ——由构件机械变形引起的电阻变化。

∆ ——由温度变化引起的电阻变化。

要准确地测量构件因变形引起的应变，就要排除温度对电阻变化的影响。

方法之一是，采用温度能够自己补偿的专用电阻片；另一种方法是，把普通应变片，贴在材质与构件相同、但不参与机械变形的材料上，然后和工作片在同一温度条件下组桥。

电阻变化只与温度有关的电阻片称作温度补偿片。

利用电桥原理，让补偿片和工作片一起合理组桥，就可以消除温度给应力测量带来的影响。

应变花（图3）为同时测定一点几个方向的应变，常把几个不同方向的敏感栅固定在同一个基底上，这种应变片称作应变花。

应变花的各敏感栅之间由不同的角度α组成。

它适用于平面应力状态下的应变测量。

应变花的角度α可根据需要进行选择。

电阻片的粘贴方法粘贴电阻片是电测法的一个重要环节，它直接影响测量精度。

粘贴时，首先必须保证被测表面的清洁、平整、光滑、无油污、无锈迹。

二要保证粘贴位置的准确、 并选用专用的粘接剂。

测量电桥应用的试验一、实验目的：掌握测量电桥的应用，练习各种组桥并比较测量灵敏度。

二、实验原理：通过应变片可以将试件的应变转换为应变片的电阻变化，通常这种变化是很小的。

要实现测量，必须用适当的办法检测电阻值的微小变化。

为此，一般是把应变片接入某种电路，使电路输出一个能模拟这个电阻变化的电信号。

常用的电路有三种，即电位计、惠斯登电桥和双恒流源电路。

应变电桥一般采用交流电源，因而桥臂不能看作是纯阻性的，这将使推导变得复杂，对于直流电桥和交流电桥而言，其一般规律是相同的，为了能用简单的方式说明问题，我们分析直流电桥的工作原理。

（一）直流电桥在图1-1中，设电桥各桥臂电阻分别为R 1、R 2、R 3、R 4，其中的任意一个都可以是应变片电阻。

图1-1 直流电桥电桥的A 、C 为输入端，接上电压为U AC 的直流电源，而B 、D 为输出端、输出电压为U BD ，且4411R I R I U U U AD AB BD −=−= （a ）由欧姆定律知)((344211R R I R R I U AC +=+=）＝固有344211R R U I R R U I ACAC +=+=， 将I 1，I 4代入（a ）式经整理后得到))((43214231R R R R R R R R U U ACBD ++−= （1－1）当电桥平衡时，U BD ＝0。

由（1－1）式可得电桥平衡条件为4231R R R R = （1－2）设电桥四个臂的电阻R 1＝R 2＝R 3＝R 4，均为粘贴在构件上的四个应变片，且在构件受力前电桥保持平衡，即U BD ＝0，在构件受力后，各应变片的电阻改变分别为△R 1、△R 2、△R 3和△R 4，电桥失去平衡，将有一个不平衡电压U BD 输出，由（1－1）式可得该输出电压为))(())(())((4433221144223311R R R R R R R R R R R R R R R R U U ADBD Δ++Δ+Δ++Δ+Δ+Δ+−Δ+Δ+=将（1－2）式代入上式，且由于△R 1«R 1，可略去高阶微量，故得到)(444332211R R R R R R R R U U AC BD Δ−Δ+Δ−Δ=根据KRR /Δ=ε，上式可写成 )(44321εεεε−+−=KU U AC BD （1－3） 上式表明：4KU AC 为一常数，由应变片感受到得)(4321εεεε−+−，通过电桥可以线性地转变为电压的变化U BD 。

金属箔式应变片与电桥测量电路实验一金属箔式应变片与电桥测量电路本实验包含两个部分:(1) 单臂电桥说明金属箔式应变片及单臂直流电桥的原理和工作情况，(2) 单臂、半桥、全桥特性比较。

实验1.1 单臂电桥一、实验原理:况。

本实验说明金属箔式应变片及单臂直流电桥的原理和工作情应用应变片测试时，应变片牢固地粘贴在被测件表面上。

当被测件受力变形时，应变片的敏感栅随同变形，电阻值也发生相应的变化。

通过测量电路，将其转换为电压或电流信号输出。

电桥电路是非电量电测最常用的一种方法。

当电桥平衡时，即 R1=R2 、R3=R4 ，电桥输出为零。

在桥臂 R1 、 R2 、 R3 、 R4 中，电阻的相对变化分别为? R1/R1 、? R/R 、? R2 , R2 、? R/3R3 、? R4/R4 。

桥路的输出与当使用一个应变片时，当使用二片应变片时，如二片应变片工作，差动状态。

则有用四片应变片组成二个差动对工作，R1=R1=R3,R4=R ，于是，所以，由此可知，单臂，半桥，全桥电路的灵敏度依次增大。

二、实验所需部件直流稳压电源、电桥、差动放大器、测微头，电压表(毫伏表)三、实验步骤1. 按图 1 所示将全部部件连接其中差动放大器和毫伏表使用前都要调零，(电压表可不必调零)。

毫伏表放在500mV 一挡比较合适，图1 电桥电路连接2. 将差动放大器调零方法是用导线正负输入端连接起来，然后将输出端接到毫伏表的输人端，调整差动胶大器的增益旋钮，使增益尽可能大，同时调整差动放大器上的调零按钮，使毫伏表指示到零，调好后旋钮就不可再动。

3. 确认接线无误时开启电源4. 在测微头离开悬臂梁，悬臂梁处于水平状态的情况下，通过调整电桥平衡电位器，系统愉出为零。

5. 装上侧微头，调整到系统输出为零，此时测微头读数为梁处于水平位置( 自由状态)，然后向上旋动测微头，从此位置开始，记下梁的位移与电压表指示值，继续往下悬臂梁，一直到水平下 7 一 8mm为止，并记下对应位置的电压表的值。

实验2 应变片全桥性能实验一、实验目的：了解应变片全桥工作特点及性能。

二、基本原理：1. 应变片的基本原理：电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。

一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。

此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将弹性元件的变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。

它可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。

2. 应变片的电阻应变效应：所谓电阻应变效应是指具有规则外形的金属导体或半导体材料在外力作用下产生应变而其电阻值也会产生相应地改变，这一物理现象称为“电阻应变效应”。

以圆柱形导体为例：设其长为：L 、半径为r 、材料的电阻率为ρ时，根据电阻的定义式得：2ρρπ==g L L R A r ..................(1-1) 当导体因某种原因产生应变时，其长度L 、截面积A 和电阻率ρ的变化为dL 、dA 、dρ相应的电阻变化为dR 。

对式（1—1）全微分得电阻变化率 dR/R 为：2ρρ=-+dR dL dr d R L r ..................(1-2) 式中：dL/L 为导体的轴向应变量εL ; dr/r 为导体的横向应变量εr 。

由材料力学知识可得：εL = - μεr ..................(1-3)式中：μ为材料的泊松比，大多数金属材料的泊松比为0.3～0.5左右；负号表示两者的变化方向相反。

将式（1-3）代入式（1-2）得：()12ρμερ=++dR d R ..............(1-4)，该式说明电阻应变效应主要取决于它的几何应变（几何效应）和本身特有的导电性能。

3. 半导体的应变灵敏度：主要取决于其压阻效应；dR/R<≈dρ⁄ρ。

竭诚为您提供优质文档/双击可除动态应变测量实验报告篇一：应变测量实验报告一、实验目的1、学习应变片粘贴、使用的基本方法2、学习电桥的联线方法及电桥的测量原理和特点3、学习使用ws-3811应变仪测量应变的基本方法二、实验原理利用惠斯登电桥原理进行测量三、实验仪器微型计算机、ws-3811数字式应变仪、桥盒、应变片及其附件四、实验内容1.选择与桥盒内置电阻相匹配的应变片；2.用砂纸打磨钢片表面测点，使测点表面平整、光洁，并做清洁处理；3.用胶水把应变片和转接片贴到测点上，尽量使应变片与被测物紧密贴合，如图1所示；4.放置几分钟，使它自然干燥；5.如图2把导线接到桥盒插头上；6.打开应变数据采集程序，进行测试和设置：应变量程设置为±40000με，滤波频率设置为20hz，界面如图3；7.校准仪器，选择“自动校准”，设置界面如图4所示；8.动态应变数据采集。

把桥盒连接到试验仪上，试验仪已与电脑连接。

把被测金属长片的一端用手按在桌沿，使它伸出桌面。

设置好参数，点击“开始示波”，此时波形为一条直线，说明连接正常，再用手拨动金属长片伸出桌面的那一端使它振动，这时波形如图5，操作界面如图5所示；9.截图，保存数据。

实验完成。

五、实验结果实验结果如图5所示六、思考题1.半桥接法应用于两个应变片，1/4桥接法应用于一个应变片，前者的桥盒上多接了一根两个应变片的共用线，少了一个短接插片。

2.清零操作是为了使开始的电压偏移量变为零，而校准的目的是使测试值更加精确，减少仪器的误差。

篇二：测试技术实验报告(含实验数据)机械工程测试技术基础实验报告1实验一电阻应变片的粘贴及工艺一、实验目的通过电阻应变片的粘贴实验，了解电阻应变片的粘贴工艺和检查方法及应变片在测试中的作用，培养学生的动手能力。

二、实验原理电阻应变片实质是一种传感器，它是被测试件粘贴应变片后在外载的作用下，其电阻丝栅发生变形阻值发生变化，通过阻桥与静动态应变仪相连接可测出应变大小，从而可计算出应力大小和变化的趋势，为分析受力试件提供科学的理论依据。

金属箔式应变片-单臂,半桥,全桥比较实验报告实验目的
本实验旨在比较单臂、半桥和全桥金属箔式应变片三种桥式应变测量方式的各项性能
指标，以确定实验系统采用哪种应变电阻测量方式更为合适。

实验原理
金属箔式应变片是一种通过钢带和金属铋素材以及其他电子组件构成的应变测量系统，它以电阻变化反映外力作用于它所处位置上应变参数比如应力、压力、位移等的变化。

桥
式应变测量系统主要把箔式传感器通过桥式电路连接，采用桥式方式结成形成的放大系统，以及与之相配的信号处理装置，能够检测更小的微小应变，从而实现压力、位移等多变量
的实时测量。

实验装置
在实验中，我们使用了一台微工控机，一台注塑机（模具温度可调），10只单臂、半桥和全桥金属箔式应变片，三种不同的应变测量系统，以及一套由计算机驱动的数据采集
系统。

实验方法
1.首先，我们调节注塑机的温度到所测试的温度等级，保持它处于恒定的温度状态。

2.然后，给定三种桥式应变片金属箔所处的表面位置，将10只应变片分别安装在相
同位置，连接到同一个微控机上。

3.在测试温度范围内，做240次应力波动，每次应力值为奇数，持续时间为一小时。

4.计算一小时内每只应变片的平均应变值，并记录三种应变测量方式的误差。

5.回算比较三种金属箔式应变片的应变特性，最终选出最佳的应变测量方式。

实验结果
在实验中，通过比较计算得出的结果，可以看到半桥式箔式应变片的平均应变值小于
单桥式和全桥式，误差也最小，使用效果最好。

因此在实际系统中采用半桥式的应变测量
更为合适，能够取得更高的测量精度和可靠性。

实验一金属箔式应变片——单臂、半桥、全桥性能实验一、实验目的:了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。

比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度，得出相应的结论。

二、基本原理:电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：ΔR/R=Kε式中ΔR/R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数，ε=ΔL/L为电阻丝长度相对变化，金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位受力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反应了相应的受力状态。

对单臂电桥输出电压U01=EKε/4。

当两片应变片阻值和应变量相同时，其桥路输出电压U02=EK/ε2。

全桥测量电路中其桥路输出电压U03=KEε。

其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性误差和温度误差均得到改善。

三、需用器件与单元：应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码、数显表、±15V电源、±4V电源、万用表(自备)。

四、实验步骤：1、根据图(1-1)应变式传感器已装于应变传感器模板上。

传感器中各应变片已接入模板的左上方的R1、R2、R3、R4。

加热丝也接于模板上，可用万用表进行测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω，加热丝阻值为50Ω左右。

图1-1 应变式传感安装示意图2、接入模板电源±15V(从主控箱引入)，检查无误后，合上主控箱电源开关，将实验模板调节增益电位器R w3顺时针调节大致到中间位置，再进行差动放大器调零，方法为将差放的正、负输入端与地短接，输出端与主控箱面板上数显表电压输入端Vi相连，调节实验模板上调零电位器RW4，使数显表显示为零(数显表的切换开关打到2V档)。

关闭主控箱电源。

3、将应变式传感器的其中一个应变片R1(即模板左上方的R1)接入电桥作为一个桥臂与R5、R6、R7接成直流电桥(R5、R6、R7模块内已连接好)，接好电桥调零电位器R w1，接上桥路电源±4V(从主控箱引入)如图1-2所示。

一、实验项目与内容：1、应变测量组桥实验 1.5 学时基本实验实验目的及主要内容：（1）了解电阻应变片测量应变的原理（2）了解电阻应变仪的工作原理，掌握本型号电阻应变仪的使用（3）掌握电阻应变片在测量电桥中的各种组桥方式2、等强度梁应变测定实验 1.5 学时基本实验实验目的及主要内容：（1）熟练掌握本型号电阻应变仪的使用（2）测定等强度梁上已粘贴应变片处的应变，验证等强度梁各横截面上应变（应力）相等3、纯弯曲正应力测定实验 2 学时基本实验实验目的及主要内容：（1）用电测法测定梁纯弯曲时沿其横截面高度的正应变（正应力）分布规律（2）验证纯弯曲梁的正应力计算公式（3）掌握本型号电阻应变仪的使用4、机械性能实验（拉、压、扭） 3 学时基本实验实验目的及主要内容：（1）测定低碳钢拉伸时的屈服极限σs1 ，强度极限σb ，断后伸长率δ和断面收缩率ψ（2）测定铸铁拉伸时的强度极限σb（3）观察低碳钢拉伸过程中的各种现象(包括屈服、强化和颈缩等)，并绘出拉伸曲线（4）观察并比较低碳钢、铸铁压缩时的变形和破坏现象（5）观察并比较低碳钢、铸铁扭转时的变形和破坏现象（6）熟悉试验机和其他有关仪器的使用5、光弹性测试方法实验 2 学时基本实验实验目的及主要内容：（1）了解光弹性仪器各部分名称和作用，掌握光弹性仪器的使用方法（2）观察光弹性模型受力后在偏振光场中的光学效应，加深对典型模型受力后全场应力分布情况的了解（3）观察等差线和等倾线，学会判别等差线和等倾线6、压杆稳定实验 2 学时基本实验实验目的及主要内容：（1）观察并用电测法确定两端铰支和一端铰支，一端固支约束条件下细长压杆的临界力（2）理论计算上述两种约束条件下细长压杆的临界力并与实验测试值进行比较7、薄臂圆管弯扭组合变形应变测定实验 2 学时综合实验实验目的及主要内容：（1）用电测法测定平面应力状态下主应力的大小及方向（2）测定薄壁圆管在弯扭组合变形作用下，分别由弯矩、剪力和扭矩所引起的应力8、电阻应变片粘贴实验 2 学时综合实验实验目的及主要内容：（1）初步掌握常温电阻应变片的粘贴技术（2）初步掌握导线焊接技术（3）了解应变片防潮和检查等9、材料弹性常数 E、μ测定实验 2 学时综合实验实验目的及主要内容：（1）用自己粘贴的电阻应变片测量材料弹性模量E和泊松比μ。

应变片交流全桥的应用(应变仪)—振动测量实验一、实验目的：了解利用应变交流电桥测量振动的原理与方法。

二、基本原理：图8—1是应变片测振动的实验原理方块图。

当振动源上的振动台受到F(t)作用而振动，使粘贴在振动梁上的应变片产生应变信号dR/R，应变信号dR/R由振荡器提供的载波信号经交流电桥调制成微弱调幅波，再经差动放大器放大为u1(t)，u1(t)经相敏检波器检波解调为u2(t)，u2(t)经低通滤波器滤除高频载波成分后输出应变片检测到的振动信号u3(t)(调幅波的包络线)，u3(t)可用示波器显示。

图中，交流电桥就是一个调制电路，W1(R W1)、r(R8)、W2(R W2)、C是交流电桥的平衡调节网络，移相器为相敏检波器提供同步检波的参考电压。

这也是实际应用中的动态应变仪原理。

图8—1 应变仪实验原理方块图三、需用器件与单元：主机箱中的±2V～±10V（步进可调）直流稳压电源、±15V直流稳压电源、音频振荡器、低频振荡器；应变式传感器实验模板、移相器／相敏检波器／低通滤波器模板、振动源、双踪示波器（自备）、万用表（自备）。

四、实验步骤：1、相敏检波器电路调试：正确选择双线（双踪）示波器的“触发”方式及其它设置(提示：触发源选择内触发CH1、水平扫描速度TIME/DIV 在0.1mS～10µS范围内选择、触发方式选择AUTO 。

垂直显示方式为双踪显示DUAL、垂直输入耦合方式选择直流耦合DC、灵敏度VOLTS/DIV在1V～5V范围内选择)并将光迹线居中(当CH1、CH2输入对地短接时)。

调节音频振荡器的幅度为最小（幅度旋钮逆时针轻轻转到底），将±2V～±10V可调电源调节到±2V档。

按图8—2示意接线，检查接线无误后合上主机箱电源开关，调节音频振荡器频率f=1kHz，峰峰值Vp-p=5V（用示波器测量）；调节相敏检波器的电位器钮使示波器显示幅值相等、相位相反的两个波形(相敏检波器电路已调整完毕，以后不要触碰这个电位器钮)。

2024年试验检测师之桥梁隧道工程真题精选附答案单选题（共45题）1、利用电阻应变片测量结构静应力（静应变）时,常用桥路组合方式是（）。

A.1/4桥B.半桥C.3/4桥D.全桥【答案】 B2、隧道用土工织物试样调湿与饱和的温度、湿度条件为（）。

A.温度为20℃±2℃、相对湿度为65%±5%B.温度为20℃±2℃、相对湿度为75%±5%C.温度为23℃±2℃、相对湿度为65%±5%D.温度为23℃±2℃、相对湿度为75%±5%【答案】 A3、在采用钢筋探测仪进行构件混凝土内部钢筋保护层厚度测试时，如出现实测钢筋的根数、位置与设计有较大偏差的情形，以下处理方式正确的是（）。

A.判定该构件不满足要求B.如实测钢筋的实际根数多于设计、位置有利，可不作处理C.应选取不少于30%的已测钢筋，且不少于6处采用钻孔、剔凿等方法验证D.按抽检数量加倍的方式继续测试【答案】 C4、根据止水带材质和止水部位可采用不同的接头方法,对于塑料止水带,其接头形式应采用（）。

A.搭接或对接B.搭接或复合接C.复合接或对接D.以上均不能采用【答案】 A5、回弹仪率定时，弹击杆应分（）次旋转，每次旋转宜为90°。

A.2B.3C.4D.5【答案】 C6、锚杆间距和排距是非常量要的施工参数，若围岩级别为V级，其锚杆间距不得大于（）。

A.1.0mB.1.2mC.1.4mD.1.5m【答案】 D7、高速公路运营隧道二次衬砌进行地质雷达无损专项检测。

A.9.50C.7.50D.6.25【答案】 D8、钢绞线强度标准值一般是根据（）确定的。

A.屈服强度B.抗拉强度C.名义屈服强度D.与强度无关【答案】 B9、混凝土收缩试验，试件在恒温恒湿养生时，相邻试件之间应至少留有（）间隙。

A.10mmB.20mmC.30mmD.40mm【答案】 C10、回弹值测量完毕后，应选择不小于构件（）的测区在有代表性的位置上测量碳化深度值。

金属箔式应变片三种桥路性能比较一、实验目的：1、了解金属箔片式应片及应变电桥的原理和性能；2、验证单臂、半桥、全桥的性能及相互间的关系；3、比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度，得出相应的结论。

二、基本原理：电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。

一种利用电阻材料的应变效应，将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器，此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将变形转换成电阻的变化，再通过测量电路进一步将电阻的改变转换成电压或电流信号输出。

可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等。

1、应变片的电阻应变效应所谓电阻应变效应是指具有规则外形的金属导体或半导体材料在外力作用下产生应变而其电阻值也会产生相应地改变，这一物理现象称为“电阻应变效应”。

以圆柱形导体为例：设其长为L 、半径为r 、材料的电阻率为ρ时，根据电阻的定义式得2r L A L R ⋅==πρρ（3-1）当导体因某种原因产生应变时，其长度L 、截面积A 和电阻率ρ的变化为dL 、dA 、dρ相应的电阻变化为dR 。

对式（3—1）全微分得电阻变化率dR /R 为：ρρd r dr L dL R dR +-=2（3-2）式中：dL /L 为导体的轴向应变量εL ；dr /r 为导体的横向应变量εr由材料力学得：εL =-μεr （3-3）式中：μ为材料的泊松比，大多数金属材料的泊松比为0.3~0.5左右；负号表示两者的变化方向相反。

将式（3—3）代入式（3—2）得：()ρρεμd R dR ++=21（3-4）式（3—4）说明电阻应变效应主要取决于它的几何应变（几何效应）和本身特有的导电性能（压阻效应）。

2、应变灵敏度它是指电阻应变片在单位应变作用下所产生的电阻的相对变化量。

(1)、金属导体的应变灵敏度K ：主要取决于其几何效应，可取()l R dR εμ21+≈（3-5）其灵敏度系数为：()με21+==RdR K l 金属导体在受到应变作用时将产生电阻的变化，拉伸时电阻增大，压缩时电阻减小，且与其轴向应变成正比。

黄淮学院电子科学与工程系传感器原理及应用课程验证性实验报告实验名称一、应变片单臂、半桥、全桥性能比较实验实验时间2013年10月30日学生姓名实验地点07318同组人员专业班级电技1001B1、实验目的1、了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。

2、了解应变片单臂桥工作特点及性能。

3、了解应变片半桥（双臂）工作特点及性能。

4、了解应变片全桥工作特点及性能。

5、比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度，得出相应的结论。

2、实验主要仪器设备和材料：主机箱中的±2V～±10V（步进可调）直流稳压电源、±15V直流稳压电源、电压表；应变式传感器实验模板、托盘、砝码。

3、实验内容和原理：电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。

一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。

此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将弹性元件的变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。

它可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。

1、应变片的电阻应变效应所谓电阻应变效应是指具有规则外形的金属导体或半导体材料在外力作用下产生应变而其电阻值也会产生相应地改变，这一物理现象称为“电阻应变效应”。

以圆柱形导体为例：设其长为：L、半径为r、材料的电阻率为ρ时，根据电阻的定义式得（1—1）当导体因某种原因产生应变时，其长度L、截面积A和电阻率ρ的变化为dL、dA、dρ相应的电阻变化为dR。

对式（1—1）全微分得电阻变化率 dR/R为：（1—2）式中：dL/L为导体的轴向应变量εL; dr/r为导体的横向应变量εr由材料力学得：εL= - μεr (1—3)式中：μ为材料的泊松比，大多数金属材料的泊松比为0.3～0.5左右；负号表示两者的变化方向相反。

下图为1/4桥（类型I）轴向应变配置中的应变计电阻：下图为1/4桥（类型I）弯曲应变配置中的应变计电阻：1/4桥（类型I）的应变计配置具有下列特性：●单个有效应变计元素位于轴向或弯曲应变的主方向。

●具有补偿电阻（1/4桥完整电桥结构电阻）和半桥完整桥结构电阻。

●温度变化可降低测量精度。

●1000 με时的灵敏度为～0.5 mVout/ VEX输入。

上级主题：应变计电桥配置相关概念电桥传感器换算1/4桥（类型I）的电路图电路图使用下列符号：●R1是半桥的完整电桥结构电阻。

●R2是半桥的完整电桥结构电阻。

●R3是1/4桥的完整电桥结构电阻，称为补偿电阻。

●R4是用于测量伸展应变(+ε)的有效应变计元素。

●VEX是激励电压。

●RL是导线电阻。

●VCH是测量电压。

通过下列方程将1/4桥配置的电压比率转换为应变单位。

Vr是虚拟通道用于电压—应变转换方程的电压比率，GF是应变计因子，RL是导线电阻，Rg是额定应变计电阻。

下图为1/4桥（类型II）轴向应变配置中的应变计电阻：下图为1/4桥（类型II）弯曲应变配置中的应变计电阻：1/4桥（类型II）的应变计配置具有下列特性：●有效应变计元素和无效应变计元素（1/4桥的温度传感元素，称为补偿电阻）。

有效元素位于轴向或弯曲应变的方向。

补偿应变计位于连接至应变样本的温度电阻附近，但并未连接至应变样本，通常平行或垂直于主要的轴向应变方向。

该配置常被误认为是半桥（类型I）配置，在半桥（类型I）配置中，R3为有效元素且连接至应变样本，用于测量泊松比的效应。

●完整桥结构电阻可使半桥保持完整。

●可补偿温度对测量产生的影响。

●1000 με时的灵敏度为～0.5 mVout/ VEX输入。

上级主题：应变计电桥配置相关概念电桥传感器换算1/4桥（类型II）的电路图电路图使用下列符号：●R1是半桥的完整电桥结构电阻。

●R2是半桥的完整电桥结构电阻。

●R3是1/4桥的温度传感元素，称为补偿电阻。