电阻传感器(应变片修改)

2.3应变片式传感器的测量电路电阻应变计可把机械量变化转换成电阻变化，但电阻变化是很小的，用一般的电子仪表很难直接检测。

例如，常规的金属应变计的灵敏系数k 值在1.8~4.8之间，机械应变在10~6000με之间，相对变化电阻/R R k ε∆=就比较小。

例1设某被测件在额定载荷下产生的应变为1000με，粘贴的应变计阻值120R =Ω，灵敏系数2k =，则其电阻的相对变化为6/21000100.002R R k ε-∆==⨯⨯=电阻变化率仅为0.2%。

这样小的电阻变化，必须用专门的电路才能测量。

测量电路把微弱的电阻变化转换为电压的变化，电桥电路就是这种转换的一种最常用的方法。

2.3.1应变电桥电桥电路即是惠斯通电桥，其结构如图所示。

四个阻抗臂1234,,,Z Z Z Z 以顺时针排列，AC 是电源端，工作电压为U ；BD 为输出端，输出电压为0U 。

在这个阻抗电桥的桥臂上接入应变计，就叫应变电桥。

应变电桥按不同的方式可分为不同的类型，主要有以下分类方式。

1按工作臂分单臂电桥：电桥的一个臂接入应变计。

双臂电桥：电桥的两个臂接入应变计。

全臂电桥：电桥的四个臂都接入应变计。

2按电源分按电源不同，可分为直流电桥和交流电桥。

图2.3.1 电桥电路的结构直流电桥的电源是直流电压，其桥臂只能接入阻性元件，主要用于应变电桥的输出，不需中间放大就可直接显示的情况。

例如半导体应变计的输出灵敏度高，可采用直流应变电桥作为测量电路，直接输出并显示结果。

交流电桥的电源是交流电压，其桥臂可以是阻性（R ）、感性（L ）或容性（C ）元件。

主要用于输出需放大的场合。

例如金属应变计的输出灵敏度较低，应采用这种交流应变电桥作为测量电路，以进一步放大输出。

3按工作方式分按工作方式不同，可分为平衡桥式电路和不平衡桥式电路。

平衡桥式电路又叫零位测量法，它带有调整桥臂平衡的伺服反馈机构，当仪表指示测量值时，电桥处于平衡状态。

零位测量法常用于高精度、长时间的静态应变测量。

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。

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。

应变片式电阻传感器实验报告应变片式电阻传感器是一种测量物体表面应变的传感器，广泛应用于工业、军事、医疗等领域。

以下是应变片式电阻传感器实验报告的详细内容：一、实验目的1. 学习应变片式电阻传感器的基本原理和特性。

2. 掌握应变片式电阻传感器的测量方法及操作技巧。

3. 分析不同条件下的实验结果，了解应变片式电阻传感器的适用范围。

二、实验器材与原理实验器材：a. 应变片式电阻传感器b. 电源c. 万用表d. 可调电阻盒e. 电缆及连接线原理：应变片式电阻传感器是利用应变致使电阻值发生变化的原理进行测量。

当应变片受到外力作用后，片上的电阻值会随之改变，通过读取电阻值的变化，可以得到外力的大小。

通常，应变片式电阻传感器会将电阻值变化转换为电压信号输出，进而通过增益电路、滤波电路等处理电路获得精准的测量结果。

三、实验步骤1. 搭建实验电路，将应变片式电阻传感器连接到电源和万用表上，调整电路使电流稳定。

2. 通过可调电阻盒调节电路中的电阻至一定大小，读取电压值并记录。

此时应变片未受到外力作用。

3. 在保持电路参数不变的情况下，给应变片施加一定大小的外力，记录测得的电压值。

4. 根据实验数据计算电阻值及应变量，并绘制电阻随应变变化的曲线图。

5. 将实验数据与理论分析相结合，分析应变片式电阻传感器的特性及适用条件。

四、实验注意事项1. 实验中需要注意电路的接线顺序及稳定性，以确保测量精度。

2. 应严格遵守实验要求，不得超出应变片式电阻传感器的测量范围，避免对设备造成损坏。

3. 在实验过程中应注意安全，谨慎操作，避免发生意外事故。

4. 记录实验数据时，应准确无误地记录每组数据，以保证后续分析的准确性。

五、实验结果及分析通过实验得到的数据，我们可以将电阻值随应变的变化绘制成曲线图。

根据曲线图可以看出，在应变范围内，电阻值与应变量成线性关系。

而在超过一定应变量后，电阻值的增大速度会明显降低，表明应变片失去了线性响应。

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。

应变片式电阻传感器实验报告
一、实验目的
本次实验的主要目的是通过对应变片式电阻传感器的实验研究，掌握其工作原理以及应用技术，进一步加深对电阻传感器的了解和掌握。

二、实验原理
应变片式电阻传感器是一种利用应变片电阻变化来检测物体变形的传感器。

当物体受到外力作用时，会发生应变，应变片的电阻值也会相应地发生变化。

通过利用测量电桥的原理，可以精确地检测出应变片的电阻值变化，从而得到物体受力情况的参数。

三、实验步骤
1.将应变片式电阻传感器连接到电桥电路上，调整电压和电流的大小。

2.将被测物体放在应变片式电阻传感器上，施加不同大小的外力，记录下应变片电阻值的变化。

3.根据实验数据，进行数据分析和处理，得到物体受力情况的参数。

四、实验结果
通过实验数据的采集和处理，我们得到了物体受力情况的各项参数。

实验结果表明，应变片式电阻传感器具有高灵敏度、高精度、高可靠性等优点，在物体受力测试和工业自动化控制领域有着广泛的应
用前景。

五、实验结论
本次实验通过对应变片式电阻传感器的研究和测试，我们了解了其工作原理和应用技术，掌握了其在物体受力测试和工业自动化控制领域的应用前景。

同时，我们也发现了一些问题和不足之处，需要进一步加以完善和改进。

六、实验心得
本次实验让我更加深入地了解了电阻传感器的工作原理和应用技术，同时也提高了我的实验操作能力和数据处理能力。

通过本次实验，我也发现了一些需要进一步改进和完善的地方，希望能在今后的学习和实践中继续加以改进和提高。

电阻应变片传感器实验实验目的：1．了解金属箔式应变片的结构及粘贴方式。

2．了解单臂直流电桥的工作原理和工作情况。

3．比较单臂、半桥、全桥电路的性能。

4．了解温度变化对应变测试系统的影响。

5．了解交流激励时应变电桥的工作原理和工作情况。

实验原理：应变片是最常用的测力传感元件，当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，当测件受力发生形变时，应变片的敏感栅随同变形，其电阻值也随之发生相应的变化，通过测量电路，转换成电信号输出显示。

电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种，当电桥平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂的四个电阻R1、R2、R3、R4中，电阻的相对变化率分别为△R1／R1、△R2／R2、△R3／R3、△R4／R4，当使用一个应变片时∑R=△R/R；当二个应变片组成差动状态工作时，则有∑R=2△R/R；用四个应变片组成二个差动对工作，且R1＝R2＝R3＝R4＝R时，则有∑R=4△R/R。

由此可见，单臂，半桥，全桥电路的灵敏度依次增大。

实验内容1：箔式应变片的性能－单臂电桥实验所需部件：直流稳压电源（±4V档）、电桥、差动放大器、金属箔式应变计、双孔悬臂梁、砝码（20克/个）、数字电压/频率表。

图（１）实验步骤：（１）对差动放大器调零。

开启仪器电源，差动放大器增益为100倍（顺时针方向旋到底），“＋”、“－”两输入端用实验线对地短路，输出端接数字电压表2V档，调节“差动调零”电位器使差动放大器输出电压为零，然后关闭仪器电源，拔掉实验线，调零后“差动增益”电位器和“差放调零”电位器的位置不要变化。

（２）按图（1）将实验所需部件用实验线连接成测试桥路，桥路中R1、R2、R3、和W D为电桥中的固定电阻和直流调平衡电位器，R为应变片（可选上、下梁中的任一工作片），直流激励电源为±4V档。

（３）确认接线无误后开启仪器电源，并预热数分钟，调节电桥“W D”电位器，使测试系统输出电压为零。

应变片式电阻传感器实验报告
一、实验目的
本次实验的目的是通过实验了解应变片式电阻传感器的工作原理和使用方法，掌握应变片式电阻传感器的基本特性和应用场景。

二、实验原理
应变片式电阻传感器是一种基于电阻变化的传感器，其工作原理是利用应变片的应变变化引起电阻值的变化，从而实现对应变片所受应变的测量。

应变片式电阻传感器的特点是精度高、响应速度快、可靠性好、使用寿命长等。

三、实验步骤
1.将应变片式电阻传感器连接到电路板上，并连接电源和万用表。

2.通过手动施加外力，使应变片受到应变，记录下此时的电阻值。

3.重复以上步骤，记录不同应变下的电阻值。

4.根据实验数据，绘制应变-电阻曲线图。

四、实验结果
通过实验，我们得到了应变-电阻曲线图，可以看出应变片式电阻传
感器的电阻值随着应变的增加而增加，呈现出线性关系。

同时，我们还发现应变片式电阻传感器的响应速度很快，精度高，可以满足很多实际应用场景的需求。

五、实验结论
应变片式电阻传感器是一种精度高、响应速度快、可靠性好、使用寿命长的传感器，可以广泛应用于工业自动化、机器人控制、航空航天等领域。

通过本次实验，我们深入了解了应变片式电阻传感器的工作原理和特性，为今后的实际应用提供了基础。

六、实验心得
通过本次实验，我深刻认识到了应变片式电阻传感器的重要性和应用价值，同时也掌握了应变片式电阻传感器的基本使用方法和实验技巧。

在今后的学习和工作中，我将更加注重实践操作，不断提高自己的实验能力和技术水平。