应变式传感器优点

应变式传感器具有很多优点：

1、分辨力高，能测出极微小的应变，如1-2微应变；

2、误差较小，一般小于1%；

3、尺寸小、重量轻。

4、测量范围大，从弹性变形一直可测至塑性变形（1-2%），最大可达20%；

5、既可测静态，也可测快速交变应力；

6、具有电气测量的一切优点，如测量结果便于传送、记录和处理；

7、能在各种严酷环境中工作。如从宇宙真空至数千个大气压；从接近绝对零度低温至近1000℃高温；离心加速度可达数十万个“g”；在振动、磁场、放射性、化学腐蚀等条件下，只要采取适当措施，亦能可靠地工作；

8、价格低廉、品种多样，便于选择和大量使用。

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应变式传感器种类及结构

种类：常见的有丝式电阻应变片和箔式电阻应变片两种。

应变式传感器基本特性

几个概念——变形、弹性变形、弹性元件

基本特性——刚度、灵敏度

刚度——弹性元件受外力作用下变形大小的量度。

灵敏度——单位力作用下弹性元件产生变形的大小。刚度的倒数。

应变式传感器灵敏系数

定义K=(ΔR/R)/εt为应变片的灵敏系数。它表示安装在被测试件上的应变在其轴向受到单向应力时，引起的电阻相对变化(ΔR/R)与其单向应力引起的试件表面轴向应变(εt)之比。

注：应变片的灵敏系数并不等于其敏感栅整长应变丝的灵敏系数，这是因为在单向应力产生应变时，应变片的灵敏系数除受到敏感栅结构形状、成型工艺、粘结剂和基底性能的影响外，尤其受到栅端圆弧部分横向效应的影响。

应变式传感器横向效应

结果：应变片的灵敏度比电阻丝的灵敏度要小

解决办法：多采用箔式应变片

应变式传感器工作电流

绝缘电阻——已粘贴的应变片的引线与被测件之间的电阻值Rm。绝缘电阻越大越好。

最大工作电流——已安装的应变片允许通过敏感栅而不影响其工作特性的最大电流Imax。工作电流大，敏感度高，但也会使应变片过热，应视材料选取不同的电流。

应变式传感器温度误差

应变片的温度误差——由于测量现场环境温度的改变而给测量带来的附加误差。

电阻应变片的温度补偿方法：

（1）线路补偿法

初始状态　Uo=A（R1 R4- RB R3）=0

温度变化后　Uo=A[（R1 ΔR1t）R4-(RB ΔRBt)R3]=0

承受应变后　Uo=A[（R1 ΔR1t ΔR1）R4-(RB ΔRBt)R3]=AΔR1R4= AR1R4Kε

（2）应变片的自补偿法

电阻应变片的测量电路

电阻应变片的基本构造如图1，它一般由敏感栅、基底、引线、盖片等组成。敏感栅由直径为0.01-0.05mm、高电阻系数的细丝弯曲而成栅状，它实际上是一个电阻元件，是电阻应变片感受构件应变的敏感部分。敏感栅用粘合剂将其固定在基底上。基底的作用应保证将构件上应变准确地传递到敏感栅上去。因此它必须作得很薄，一般为0.03-0.06mm，使它能与试件及敏感栅牢固地粘结在一起。另外它还应有良好的绝缘性能、抗潮性能和耐热性能。基底材料有纸、胶膜、玻璃纤维布等。纸具有柔软、易于粘贴、应变极限大和价格低廉等优点，但耐温耐湿性差，一般工作温度低于70℃下采用。为了提高耐湿耐久性和使用温度，可浸以酚醛树脂类粘合剂使用温度可提高至180℃，且时间稳定性好，适用于测力等传感器使用。胶膜基底是由环氧树脂、酚醛树脂、聚脂树脂和聚酰亚胺等有机粘合剂制成的薄膜，胶膜基底具有比纸更好的柔性、耐湿性和耐久性，且使用温度可达100-300℃。玻璃纤维布能耐400-450℃高温，多用做中温或高温应变片基底。引出线的作用是将敏感栅电阻元件与测量电路相连接，一般由0.1-0.2mm低阻镀锡铜丝制成，并与敏感栅两输出端相焊接。

在测试时，将应变片用粘合剂牢固地粘贴在被测试件的表面上，随着试件受力变形，应变片的敏感栅也获得同样的变形，从而使其电阻随之发生变化，而此电阻变化是与试件应变成比例的，因此如果通过一定测量线路将这种电阻变化转换为电压或电流变化，然后再用显示记录仪表将其显示记录下来，就能知道被测试件应变量的大小。

测量力、力矩、压力、加速度、重量等

利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器

常用的电阻应变式传感器有应变式测力传感器、应变式压力传感器、应变式扭矩传感器、应变式位移传感器、应变式加速度传感器和测温应变计等。电阻应变式传感器的优点是精度高，测量范围广寿命长,结构简单，频响特性好，能在恶劣条件下工作，易于实现小型化、整体化和品种多样化等 。

①精度高，测量范围广； 

②使用寿命长，性能稳定可靠； 

③结构简单，体积小，重量轻； 

④频率响应较好，既可用于静态测量又可用于动态测量； 

⑤价格低廉，品种多样，便于选择和大量使用 。 2100433B

它的缺点是对于大应变有较大的非线性、输出信号较弱，但可采取一定的补偿措施。因此它广泛应用于自动测试和控制技术中。

传感器中的电阻应变片具有金属的应变效应，即在外力作用下产生机械形变，从而使电阻值随之发生相应的变化。电阻应变片主要有金属和半导体两类，金属应变片有金属丝式、箔式、薄膜式之分。半导体应变片具有灵敏度高（通常是丝式、箔式的几十倍）、横向效应小等优点 。