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第4章 电阻应变式传感器 4.1 电阻应变片的工作原理（应变效应）(掌握） 4.2 电阻应变片的结构、类型及参数（了解） 4.2.1 应变片的基本结构 4.2.2 电阻应变片的种类及特点 4.2.3 金属应变片的参数 4.2.4 应变片的粘贴技术 4.3 应变片的动态响应特性 （了解） 4.3.1 应变波的传播过程 4.3.2 应变片的极限工作频率估算 4.4 测量电路（掌握） 4.4.1 直流电桥 4.4.2 交流电桥 4.5 电阻应变式传感器的温度误差及其补偿（掌握） 4.5.1 温度误差及其产生原因 4.5.2 温度补偿方法(1/2) 4.6 应变式传感器的结构设计及应用 4.6.1 应变式压力传感器 4.6.2 应变式加速度传感器 4.1 电阻应变片的工作原理 电阻应变片简称应变片，是一种能将试件上的应变变化转换成电阻变化的传感元件，其转换原理是基于金属电阻丝的电阻应变效应。 所谓电阻应变效应是指金属导体（电阻丝）的电阻值随变形（伸长或缩短）而发生改变的一种物理现象。 原因：因为金属丝的电阻与材料的电阻率与其几何尺寸有关，而金属丝在承受机械变形的过程中，它们都要发生变化，因而引起金属丝的电阻变化。 设有一段长为L，截面积为A，电阻率为ρ的导体(如金属丝)，它具有的电阻为 当它受到轴向力F而被拉伸(或压缩)时，其L、A和ρ均发生变化 ?????????????????????????????????? 金属丝电阻率的相对变化与其轴向所受应力s 有关，即 式中 e ——金属丝材料的应变(横向) E ——金属丝材料的弹性模量：应力与应变成正比例关系，比例系数 l ——压阻系数，与材料有关：单位应力下电阻率的变化 m ——为金属材料的泊松比：横向应变和纵向应变的比值 dr/r —金属丝电阻率的相对变化量 由式子可知电阻相对变化量是由两方面的因素决定的。一是由金属丝几何尺寸的改变而引起，即（l+2m）项；另一是材料受力后，材料的电阻率r 发生变化而引起，即lE项。对于特定的材料，（l+2m+lE）是一常数，因此，式子所表达的电阻丝电阻变化率与应变成线性关系，这就是电阻应变计测量应变的理论基础。 K0为单根金属丝的灵敏系数，其物理意义为：当金属丝发生单位长度变化（应变）时，其大小为电阻变化率与其应变的比值，亦即单位应变的电阻变化率。 金属丝式电阻应变片与半导体式应变片的主要区别在于：前者是利用金属导体形变引起电阻的变化，后者则是利用半导体电阻率变化引起电阻的变化。 4.2电阻应变片的结构、类型及参数 4.2.1应变片的基本结构 敏感栅——应变计中实现应变-电阻转换的敏感元件。 敏感栅合金材料的选择对所制造的电阻应变计性能的好坏起着决定性的作用。 基底——固定敏感栅，并使敏感栅与弹性元件相互绝缘；应变计工作时，基底起着把试件应变准确地传递给敏感栅的作用，为此基底必须很薄，一般为0.02～0.04mm。常用的基底材料有纸、胶膜和玻璃纤维布。 引线——连接敏感栅和测量线路的丝状或带状的金属导线。 一般要求引线材料具有低的稳定的电阻率及小的电阻温度系数。 覆盖层——保护敏感栅使其避免受到机械损伤或防止高温氧化。 粘结剂——在制造应变计时，用它分别把覆盖层和敏感栅固结于基底；在使用应变计时，用它把应变计基底再粘贴在试件表面的被测部位，因此它也起着传递应变的作用。 4.2.2电阻应变片的种类及特点 1.电阻丝式应变片 电阻丝式应变片的敏感元件是丝栅状的金属丝，它可以制成U型、 V型和H型等多种形状。 电阻丝式应变片因使用的基片材质又可以分为纸基、纸浸胶基和胶基等种类。 （优缺点p47） ??????????? 2.箔式应变片 箔式应变片的工作原理和结构