电阻式_应变片 传感器

电阻应变片式传感器应变式传感器已成为目前非电量电测技术中非常重要的检测手段，广泛的应用于工程测量和科学实验中。

它具有以下几个特点。

（1）精度高，测量范围广。

对测力传感器而言，量程从零点几N 至几百kN ，精度可达0.05%F S ⋅（F S ⋅表示满量程）；对测压传感器，量程从几十Pa 至1110Pa ，精度为0.1%F S ⋅。

应变测量范围一般可由数με（微应变）至数千με（1με相当于长度为1m 的试件，其变形为1m μ时的相对变形量，即61110μεε-=⨯）。

（2）频率响应特性较好。

一般电阻应变式传感器的响应时间为710s -，半导体应变式传感器可达1110s -，若能在弹性元件设计上采取措施，则应变式传感器可测几十甚至上百kHz 的动态过程。

（3）结构简单，尺寸小，质量轻。

因此应变片粘贴在被测试件上对其工作状态和应力分布的影响很小。

同时使用维修方便。

（4）可在高（低）温、高速、高压、强烈振动、强磁场及核辐射和化学腐蚀等恶劣条件下正常工作。

（5）易于实现小型化、固态化。

随着大规模集成电路工艺的发展，目前已有将测量电路甚至A/D 转换器与传感器组成一个整体。

传感器可直接接入计算机进行数据处理。

（6）价格低廉，品种多样，便于选择。

但是应变式传感器也存在一定缺点：在大应变状态中具有较明显的非线性，半导体应变式传感器的非线性更为严重；应变式传感器输出信号微弱，故它的抗干扰能力较差，因此信号线需要采取屏蔽措施；应变式传感器测出的只是一点或应变栅范围内的平均应变，不能显示应力场中应力梯度的变化等。

尽管应变式传感器存在上述缺点，但可采取一定补偿措施，因此它仍不失为非电量电测技术中应用最广和最有效的敏感元件。

一、电阻应变片的工作原理电阻应变片的工作原理是基于应变效应。

电阻应变效应是指金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化的现象。

其中半导体材料在受到外力作用时，其电阻率ρ发生变化的现象叫应变片的压阻效应。

传感器是信息时代的必备产品，几乎随处可见。

它是人类从外界获取信息的关键。

现在人们单靠自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。

为适应这种情况，就需要这类产品。

因此可以说，它是人类五官的延长，又称之为电五官。

至于常用的种类，一般有这些：1、电学式传感器：是非电量电测技术中应用范围较广的一种传感器，常用的有电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、磁电式传感器及电涡流式传感器等。

电阻式传感器是利用变阻器将被测非电量转换为电阻信号的原理制成。

电阻式传感器一般有电位器式、触点变阻式、电阻应变片式及压阻式传感器等。

电阻式传感器主要用于位移、压力、力、应变、力矩、气流流速、液位和液体流量等参数的测量。

电容式传感器是利用改变电容的几何尺寸或改变介质的性质和含量，从而使电容量发生变化的原理制成。

主要用于压力、位移、液位、厚度、水分含量等参数的测量。

电感式传感器是利用改变磁路几何尺寸、磁体位置来改变电感或互感的电感量或压磁效应原理制成的。

主要用于位移、压力、力、振动、加速度等参数的测量。

磁电式传感器是利用电磁感应原理，把被测非电量转换成电量制成。

主要用于流量、转速和位移等参数的测量。

电涡流式传感器是利用金屑在磁场中运动切割磁力线，在金属内形成涡流的原理制成。

主要用于位移及厚度等参数的测量。

2、磁学式传感器：是利用铁磁物质的一些物理效应而制成的，主要用于位移、转矩等参数的测量。

3、光电式传感器：在非电量电测及自动控制技术中占有重要的地位。

它是利用光电器件的光电效应和光学原理制成的，主要用于光强、光通量、位移、浓度等参数的测量。

4、电势型传感器：是利用热电效应、光电效应、霍尔效应等原理制成，主要用于温度、磁通、电流、速度、光强、热辐射等参数的测量。

5、电荷传感器：是利用压电效应原理制成的，主要用于力及加速度的测量。

6、半导体传感器半导体传感器是利用半导体的压阻效应、内光电效应、磁电效应、半导体与气体接触产生物质变化等原理制成，主要用于温度、湿度、压力、加速度、磁场和有害气体的测量。

电阻应变式传感器的原理今天咱们来唠唠电阻应变式传感器这个超有趣的东西。

你看啊，这电阻应变式传感器啊，就像是一个超级敏感的小机灵鬼。

它的原理其实是基于一个特别简单又神奇的现象哦。

想象一下，有一根金属丝或者金属箔片，就像一个小小的金属条，这个小金属条啊，它要是受到了力的作用，不管是被拉伸了还是被压缩了，它内部的结构就会发生变化。

这就好比你拉一个橡皮筋，你一拉，橡皮筋就变长变细了，对不对？金属条也是这样，只不过它没有橡皮筋那么有弹性啦。

那这个电阻的变化怎么就能被用来做传感器呢？这就更有意思啦。

我们可以把这个应变的金属条接入到一个电路里面。

这个电路就像一个小社会，每个元件都有自己的角色。

当金属条的电阻发生变化的时候，整个电路的电流或者电压就会跟着变化。

就好像一个小团队里，有一个成员状态变了，整个团队的工作成果就会跟着改变一样。

比如说，我们想要测量一个物体的压力。

我们就可以把这个电阻应变式传感器放在物体下面。

当物体压在传感器上的时候，传感器里面的金属条就会被压缩或者拉伸，然后电阻就变了。

这个变化就会反映在电路的电流或者电压上。

我们只要测量这个电流或者电压的变化，就能知道物体对传感器施加了多大的力啦。

再比如说，在桥梁建筑里，这电阻应变式传感器可就像一个小小的健康监测员呢。

桥梁在承受车辆行驶、风吹雨打等各种外力的时候，它的结构会发生微小的变形。

把电阻应变式传感器安装在桥梁的关键部位，当桥梁的结构发生哪怕一点点的变形，传感器里的金属条电阻就会变化，工程师们通过检测这个变化，就能知道桥梁是不是安全啦，就像医生通过检查身体的各项指标来判断一个人健不健康一样。

而且啊，这种传感器还特别的灵活。

它可以被做成各种各样的形状和大小，就像变形金刚一样。

不管是测量小小的零件的应变，还是像桥梁这种大家伙的应力变化，它都能胜任。

它就像是一个隐藏在各种设备和结构里的小侦探，默默地感受着力的变化，然后把这个秘密通过电阻的变化告诉我们。

你看，这电阻应变式传感器是不是特别神奇又有趣呢？它虽然原理听起来有点复杂，但是只要你想象成是一群小电子在金属大道上的旅行受到了干扰，就很好理解啦。

电阻应变式传感器的工作原理电阻应变式传感器是一种常用的传感器，它可以将被测物体的应变变化转化为电阻值的变化，从而实现对被测物体应变的测量。

其工作原理主要包括应变测量原理和电阻变化原理两个方面。

首先，我们来看看电阻应变式传感器的应变测量原理。

当外力作用于被测物体时，物体会产生应变，即单位长度或单位面积上的形变。

而电阻应变式传感器的测量原理就是利用被测物体在受力作用下产生的微小应变，使其表面上的电阻值发生相应的变化。

这种应变导致了电阻值的变化，进而实现了对应变的测量。

其次，电阻应变式传感器的电阻变化原理也是其工作原理的重要部分。

在电阻应变式传感器中，通常会使用一种特殊的材料制成弹性应变片，当被测物体产生应变时，这些应变片也会受到影响而发生微小的形变。

这种形变会导致应变片上的电阻值产生相应的变化，从而实现了对应变的测量。

总的来说，电阻应变式传感器的工作原理是利用被测物体在受力作用下产生的微小应变，使其表面上的电阻值发生相应的变化，从而实现了对应变的测量。

通过测量电阻值的变化，我们可以准确地了解被测物体所受到的应变情况，为工程实践和科学研究提供了重要的数据支持。

除此之外，电阻应变式传感器还具有灵敏度高、响应速度快、可靠性高等优点，因此在工业自动化控制、航空航天、汽车工业、建筑工程等领域得到了广泛的应用。

它不仅可以用于测量金属、非金属材料的应变，还可以用于测量温度、压力等物理量，因此在工程领域具有重要的地位和作用。

综上所述，电阻应变式传感器的工作原理是基于应变测量原理和电阻变化原理，通过对被测物体产生的微小应变和电阻值的变化进行测量，从而实现了对应变的准确测量。

它在工业领域有着广泛的应用前景，对于提高生产效率、保障产品质量具有重要的意义。

电阻应变式传感器的原理电阻应变式传感器是一种常用的力、应力、压力或位移等物理量测量传感器。

它的原理基于金属材料的电阻随应变而发生变化的特性。

其基本构造由应变片（金属箔片）、固定基座、电缆和连接引线等组成。

首先，我们来了解一下金属材料的电阻特性。

金属在外力作用下会发生弹性体变形，其形状、尺寸和电阻值都会发生变化。

根据欧姆定律，金属导体的电阻值与导体截面积、长度和电阻率有关。

当金属材料变形时，导体截面积和长度都会发生变化，从而导致电阻值的变化。

电阻应变片是电阻应变式传感器的核心部件，它通常由金属箔片制成，并固定在传感器的基座上。

当外力作用于传感器时，应变片会发生弹性变形，其中一侧拉伸，另一侧压缩，导致应变片截面积和长度都发生变化。

应变片上有一个或多个刻线，称为应变片电阻悬臂。

其主要作用是用于测量应变片的电阻变化。

在应变片上连接一个桥式电路，其中两个悬臂的电阻与两个边缘悬臂的电阻串联，并且与电源和电荷放大器相连。

当外力作用于应变片时，悬臂的电阻值会发生变化，从而导致整个电桥的电阻发生变化。

电桥电阻的变化会引起输出电压的变化。

如果电桥平衡时输出电压为零，则当外力施加到应变片时，输出电压将不再为零。

这个输出电压的变化可以用来测量外力的大小。

通常使用称为Wheatstone电桥的平衡电桥来实现。

在使用电阻应变式传感器时，需要注意以下几个因素：首先是电源电压的稳定性，电源电压的波动会对输出的准确性产生影响；其次是温度的影响，金属材料的电阻值随着温度的变化而变化，因此需要对温度进行补偿；最后是应变片的选择，根据测量对象的应变量，选择合适的应变片进行测量。

总结来说，电阻应变式传感器的原理是利用金属材料的电阻随应变而变化的特性实现的。

通过应变片的变化，改变电桥电阻，从而测量外力的大小。

这种传感器在测量压力、力、应力和位移等物理量时广泛应用于工业、军事、航空航天等领域。

简述电阻应变片式传感器的工作原理
电阻应变片式传感器是一种常用的力、压力、扭矩等物理量测量传感器。

其工作原理是利用金属电阻应变效应，将受力物体的力或压力转化为电阻值的变化。

电阻应变片式传感器由一个金属电阻应变片和一个电桥组成。

电阻应变片是由材料特殊制成的弹性金属片，具有高灵敏度和高线性度。

当受到力或压力作用时，电阻应变片会发生形变，导致电阻值发生变化。

电桥由四个电阻组成，其中一个电阻是电阻应变片，其余三个电阻为调零电阻和补偿电阻。

当外力作用下，电桥会产生电势差，通过测量电桥的电压变化，便可知道受力物体的力或压力大小。

具体的工作过程为：当施加力或压力时，电阻应变片发生形变，其电阻值发生变化。

由于电桥平衡条件的改变，电桥会产生一个输出信号，即电压变化。

通过测量这一电压变化，便可以得知受力物体的力或压力。

电阻应变片式传感器可靠性高，精度较高。

在实际应用中，常用于测量力、压力、扭矩等物理量。

四种压力传感器的基本工作原理及特点四种压力传感器的基本工作原理及特点一：电阻应变式传感器一：电阻应变式传感器1 1电阻应变式传感器定义被测的动态压力作用在弹性敏感元件上，被测的动态压力作用在弹性敏感元件上，使它产生变形，使它产生变形，在其变形的部位粘贴有电阻应变片，电阻应变片感受动态压力的变化，电阻应变片感受动态压力的变化，按这种原理设计的传感器称按这种原理设计的传感器称为电阻应变式压力传感器。

为电阻应变式压力传感器。

1.2 电阻应变式传感器的工作原理电阻应变式传感器所粘贴的金属电阻应变片主要有丝式应变片与箔式应变片。

箔式应变片是以厚度为0.002——0.008mm 的金属箔片作为敏感栅材料，，箔栅宽度为0.003——0.008mm 。

丝式应变片是由一根具有高电阻系数的电阻丝(直径0．015--0．05mm)，平行地排成栅形(一般2——40条)，电阻值60——200 Ω，通常为120 Ω，牢贴在薄纸片上，电阻纸两端焊有引出线，表面覆一层薄纸，即制成了纸基的电阻丝式应变片。

制成了纸基的电阻丝式应变片。

测量时，测量时，用特制的胶水将金属电阻应变片粘贴于待测的弹性敏感元件表面上，待测的弹性敏感元件表面上，弹性敏感元件随着动态压力而产生变形时，弹性敏感元件随着动态压力而产生变形时，弹性敏感元件随着动态压力而产生变形时，电阻片电阻片也跟随变形。

如下图所示。

B 为栅宽，L 为基长。

为基长。

材料的电阻变化率由下式决定：材料的电阻变化率由下式决定：d d d R A R A r r=+ （1） 式中；式中；R —材料电阻由材料力学知识得；由材料力学知识得； [(12)(12)]dRR C K m m e e =++-= (2) K —金属电阻应变片的敏感度系数式中K 对于确定购金属材料在一定的范围内为一常数，将微分dR 、dL 改写成增量ΔR 、ΔL,可得可得 R L K K R Le D D == (3) 由式(2)可知，可知，当弹性敏感元件受到动态压力作用后随之产生相应的变形当弹性敏感元件受到动态压力作用后随之产生相应的变形ε,而形应变值可由丝式应变片或箔式应变片测出，从而得到了ΔR 的变化，也就得到了动态压力的变化，基于这种应变效应的原理实现了动态压力的测量。