下载文档原格式
应变片常用形式应变片是一种用于测量物体变形的传感器，常用于工程领域中的应变测量。
应变片的常用形式有：电阻应变片、电容应变片、纤维光栅应变片和光纤布拉格光栅应变片等。
本文将对这些常用形式进行介绍和比较。
电阻应变片是最常见的一种应变片形式。
它通过利用电阻材料的电阻值随应变变化而发生改变的特性，来测量物体的应变。
电阻应变片通常由两层金属箔片和介电层构成，其中一层金属箔片粘贴在被测物体上，另一层金属箔片作为参考电阻。
当物体发生应变时，受力引起的变形将导致电阻值的改变，通过测量电阻值的变化来计算应变量。
电容应变片是另一种常见的应变片形式。
它利用电容器的电容值随应变变化而发生改变的原理来测量物体的应变。
电容应变片通常由两层金属箔片和介电层构成，其中一层金属箔片粘贴在被测物体上，另一层金属箔片作为参考电容。
当物体发生应变时，受力引起的变形将导致电容值的改变，通过测量电容值的变化来计算应变量。
纤维光栅应变片是一种基于光纤传感技术的应变测量装置。
它利用光纤中的光栅结构来测量应变。
纤维光栅应变片通常由光纤和光栅传感区组成，其中光栅传感区被粘贴在被测物体上。
当物体发生应变时，光栅结构会发生形变，从而改变光纤中光的传播特性，通过测量光信号的变化来计算应变量。
光纤布拉格光栅应变片是一种利用布拉格光栅原理测量应变的装置。
它通过在光纤中形成布拉格光栅结构来测量应变。
光纤布拉格光栅应变片通常由光纤和布拉格光栅传感区组成，其中布拉格光栅传感区被粘贴在被测物体上。
当物体发生应变时，光栅结构会发生形变，从而改变光纤中的衍射波长，通过测量衍射波长的变化来计算应变量。
对于这些常用形式的应变片，它们各自具有不同的特点和适用范围。
电阻应变片具有测量范围广、精度高的优点，适用于静态和动态应变测量；电容应变片具有灵敏度高、抗干扰能力强的优点，适用于小应变测量和高频应变测量；纤维光栅应变片具有体积小、抗干扰能力强的优点，适用于复杂环境下的应变测量；光纤布拉格光栅应变片具有高精度、长测距的优点，适用于大范围应变测量和结构健康监测。
电阻应变片的种类与结构
电阻应变片（简称应变片或应变计）种类繁多，形式各样，分类方法各异。
根据敏感元件的不同，将应变计分为金属式和半导体式两大类。
根据敏感元件的形态不同，金属式应变计又可进一步分为丝式、箔式等。
1．丝式应变片
丝式应变片基本结构如图2.1所示，主要由敏感栅、基底和盖片、黏结剂、引线4部分组成。
敏感栅是实现应变与电阻转换的敏感元件，由直径为0.015-0.05mm的金属细丝绕成栅状，将其用黏结剂黏结在各种绝缘基底上，并用引线引出，再盖上既可保持敏感栅和引线形状与相对位置的、又可保护敏感栅的盖片。
电阻应变片的电阻值有60Ω、120Ω、200Ω等几种规格，其中120Ω最为常用。
图2.1 丝式应变片的基本结构
2．箔式应变片
如图2.2所示，箔式应变片的敏感栅利用照相制版或光刻腐蚀的方法，将电阻箔材制成各种形状而成，箔材厚度多为0.001-0.01mm。
箔式应变片的应用日益广泛，在常温条件下己逐步取代了线绕式应变片，它具有如下几个主要优点：
(1) 制造技术能保证敏感栅尺寸准确、线条均匀，可以制成任意形状以适应不同的测量要求。
(2) 敏感栅薄而宽，黏结情况好，传递试件应变性能好。
(3) 散热性能好，允许通过较大的工作电流，从而可增大输出信号。
(4) 敏感栅弯头横向效应可以忽略。
(5) 蠕变、机械滞后较小，疲劳寿命高。
图2.2 箔式应变片
3．薄膜应变片
薄膜应变片采用真空蒸发或真空沉积等方法，将电阻材料在基底上制成一层各种形状的敏感栅，敏感栅的厚度在0.1um以下。
薄膜应变片具有灵敏系数高，易实现工业化生产的特点，是一种很有前途的新型应变片。
电阻应变片的种类电阻应变片是一种常见的传感器元件，用于测量物体的应变变化。
根据其结构和材料的不同，电阻应变片可以分为多种类型。
本文将介绍几种常见的电阻应变片。
第一种是金属电阻应变片。
金属电阻应变片由金属材料制成，常见的金属材料有铜、铝、钢等。
金属电阻应变片的特点是稳定性好、灵敏度高、温度影响小。
它们通常用于测量金属结构的应变变化，如桥梁、建筑物等。
金属电阻应变片的制作工艺相对简单，成本较低，因此被广泛应用于工程领域。
第二种是半导体电阻应变片。
半导体电阻应变片由半导体材料制成，常见的半导体材料有硅、锗等。
半导体电阻应变片的特点是灵敏度高、温度影响小、线性度好。
它们通常用于测量微小应变变化，如微机械系统、生物医学领域等。
半导体电阻应变片的制作工艺较为复杂，成本较高，因此主要应用于高精度测量领域。
第三种是薄膜电阻应变片。
薄膜电阻应变片由金属薄膜制成，常见的金属薄膜有铂、镍、铬等。
薄膜电阻应变片的特点是灵敏度高、响应速度快、适用于小尺寸测量。
它们通常用于测量微小应变变化，如电子设备、汽车工业等。
薄膜电阻应变片的制作工艺相对简单，成本适中，因此在工业领域得到广泛应用。
第四种是光纤电阻应变片。
光纤电阻应变片利用光纤传感技术，将光纤与电阻应变片相结合，实现对应变的测量。
光纤电阻应变片的特点是抗干扰能力强、测量范围广、适用于复杂环境。
它们通常用于测量大型结构的应变变化，如飞机、船舶等。
光纤电阻应变片的制作工艺较为复杂，成本较高，因此主要应用于高精度测量领域。
以上是几种常见的电阻应变片的种类。
不同的电阻应变片适用于不同的测量场景，选择合适的电阻应变片对于获得准确的测量结果至关重要。
随着科技的不断进步，电阻应变片的种类和性能也在不断提升，为各行各业的测量需求提供了更多选择。
第3章常用传感器的工作原理及应用3．1电阻式传感器填空：1、常用的电阻应变片分为两大类：和。
2、金属电阻的是金属电阻应变片工作的物理基础。
3、金属电阻应变片有、及等结构形式。
4、电位器式传感器都是由、和三部分构成。
5、半导体应变片是利用半导体材料制成的一种纯电阻性元件。
6、半导体应变片与金属电阻应变片相比较: 其灵敏度更高，温度稳定性差。
7、弹性元件在传感器中起什么作用？8、试列举金属丝电阻应变片与半导体应变片的相同点和不同点。
9、绘图说明如何利用电阻应变片测量未知的力。
10、电阻应变片阻值为120Ω，灵敏系数K＝2，沿纵向粘贴于直径为0.05m的圆μ=。
求钢柱受10t拉力作用时，应形钢柱表面，钢材的112E N m210=⨯，0.3变片的相对变化量。
又若应变片沿钢柱圆周方向粘贴、受同样拉力作用时，应变片电阻的相对变化量为多少？11、采用阻值为120Ω、灵敏度系数K=2.0的金属电阻应变片和阻值为120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为4V，并假定负载电阻无穷大。
当应变片上的应变分别为1με和1000με时，试求单臂工作电桥、双臂工作电桥以及全桥工作时的输出电压，并比较三种情况下的灵敏度。
3.2电容式传感器1、电容式传感器采用作为传感元件，将不同的变化转换为的变化。
2、根据工作原理的不同，电容式传感器可分为、和三种。
3、电容式传感器常用的转换电路有：、、运算放大器电路、 和 等 。
4、电容式传感器有什么特点？试举出你所知道的电容传感器的实例。
5、试分析电容式物位传感器的灵敏度？为了提高传感器的灵敏度可采取什么措施并应注意什么问题？6、为什么说变间隙型电容传感器特性是非线性的？采取什么措施可改善其非线性特征？7、变间隙电容传感器的测量电路为运算放大器电路，如图所示。
传感器的起始电容量pF C x 200=，定动极板距离mm d 5.10=，pF C 100=，运算放大器为理想放大器（即∞→∞→i Z K ，），f R 极大，输入电压t u i ωsin 5=V 。
