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电阻应变式传感器

简介广泛应用电阻应变式传感器是一种利用应变效应改变电阻来测量力的传感器。它广泛应用于各种工程领域，包括航空航天、汽车制造、机械加工、桥梁检测、生物力学等。核心技术电阻应变式传感器基于应变计的原理，应变计是将电阻丝粘贴在被测物体上，利用电阻丝的伸长或缩短来测量应变。它具有结构简单、灵敏度高、精度高等优点。

应变的定义应变的定义应变是指物体在外力作用下，其尺寸发生的变化，通常用应变率来表示，即物体变形后的长度与原长度之比。应变的种类正应变：物体沿长度方向的变形，如拉伸或压缩切应变：物体沿横截面方向的变形，如剪切应变与应力的关系应变是应力的结果，应力是指物体内部单位面积上所受的力。应变与应力之间的关系被称为材料的本构关系。

电阻应变的原理1电阻变化当金属材料受到外力作用发生应变时，其长度和横截面积会发生变化，进而导致电阻发生变化。2应变计电阻应变式传感器通常采用应变计来测量电阻的变化，应变计是一种将应变转换成电阻变化的敏感元件。3电桥测量应变计通常与电桥电路连接，通过测量电桥的输出电压变化来反映应变计电阻的变化，进而间接测量材料的应变。

应变计的基本结构应变计的基本结构主要包括：敏感元件：敏感元件是应变计的核心部分，它将机械变形转化为电阻变化。基底材料：基底材料起着支撑敏感元件的作用，通常采用薄片形状，并具有良好的导热性和机械强度。引线：引线连接敏感元件和外部电路，用于传递信号。保护层：保护层起到保护敏感元件的作用，防止敏感元件受到环境的腐蚀和损坏。应变计的结构设计取决于其应用场景和测量需求，不同的结构设计能够实现不同的性能指标。

应变计的工作原理电阻变化当应变计粘贴在被测物体表面，物体受力变形时，应变计也会随之发生形变。由于应变计的电阻丝材料具有较大的应变敏感系数，其电阻会随着应变的变化而变化。惠斯通电桥应变计通常与惠斯通电桥电路连接，通过测量电桥输出电压的变化来反映应变的大小。电桥电路能够将电阻变化转化为电压信号，方便测量和放大。信号放大电桥输出的电压信号通常很微弱，需要经过放大电路进行放大，以便进行后续的信号处理和显示。

应变计的特性指标灵敏度应变计灵敏度是指应变计输出电压变化量与输入应变变化量之比，通常用毫伏/微应变(mV/με)表示。灵敏度越高，应变计的输出信号越强，测量精度越高。电阻值应变计的电阻值是一个重要参数，它影响着应变计的输出信号大小和与其他电路匹配程度。电阻值通常在几十欧姆到几百欧姆之间，根据具体应用选择合适的电阻值。温度系数温度系数是指应变计电阻值随温度变化的程度，用ppm/℃表示。温度系数越低，应变计受温度影响越小，测量精度越高。精度应变计的精度是指测量结果的准确度，通常用百分比表示。精度越高，测量结果越可靠。

应变计的分类按材料分类金属箔应变计半导体应变计光电应变计按测量范围分类低量程应变计中量程应变计高质量程应变计按安装方式分类贴片式应变计嵌入式应变计悬臂式应变计按工作原理分类电阻应变计电容应变计压电应变计

金属箔应变计金属箔应变计是最常用的应变计类型，它由非常薄的金属箔制成，并蚀刻成特定的形状。金属箔应变计具有高灵敏度、低成本、易于安装等优点，在各种应用中广泛使用。金属箔应变计的工作原理是：当金属箔受到拉伸或压缩时，其电阻会发生变化。这种电阻变化与应变成正比，可以通过测量电阻变化来计算应变。

半导体应变计半导体应变计是一种利用半导体材料的压阻效应来测量应变的传感器。与金属箔应变计相比，半导体应变计具有更高的灵敏度和更小的尺寸，因此更适用于测量微小的应变。半导体应变计通常采用硅或锗等材料制成，其工作原理是：当半导体材料受到应变时，其内部的电阻会发生变化，这种变化与应变的大小成正比。半导体应变计的灵敏度通常比金属箔应变计高几个数量级，因此可以用于测量更小的应变。半导体应变计的应用领域包括：微型应变测量振动测量压力测量医疗设备航空航天

光电应变计光电应变计利用光学原理测量应变，主要由光源、光束调制器、光检测器等组成。当应变计受到应变作用时，光束调制器会发生相应的位移，从而改变光检测器接收到的光信号强度，进而反映出应变的大小。光电应变计具有高灵敏度、抗干扰能力强、测量范围广等优点，适用于高精度、高动态的应变测量场合。

应变计的温度补偿1温度影响温度变化会影响应变计的电阻值，从而影响测量结果的准确性。温度补偿是消除温度影响的关键步骤。2补偿方法常用的温度补偿方法包括：使用温度敏感电阻进行补偿、使用温度补偿电路进行补偿、使用温度稳定材料制造应变计。3补偿意义通过温度补偿，可以提高应变计的测量精度，确保测量结果的可靠性。

应变计的应用领域机械结构应力分析应变计可用于测量各种机械结构的应力分布，例如桥梁、建筑物、飞机、汽车等。这有助于工程师优化结构设计，提高其强度和可靠性。压力测量应变计