第2章 电阻应变式传感器
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第2章 电阻应变式传感器
（ 2 2 ）
传感器原理与应用——第二章
电阻相对变化量为：
dR dL d dA R L A
若电阻丝是圆形的， 则A=πr ² 微分 ,对r
（ 3 2 ）
l
2r
2(r-dr)
F
l+ dl
得dA=2πr dr，则：
dA 2rdr dr 2 2 A r r
图2-1 金属丝的应变效应
• 应变式电阻传感器是目前测量力、力矩、 压力、加速度、重量 等参数应用最广泛的传感器。
传感器原理与应用——第二章
2.1 电阻应变片的基本原理 应变式传感器的核心元件是电阻应变片，它可将试件 上的应力变化转换成电阻变化。 2.1.1 应变效应 当导体或半导体在受到外界力的作用而不能产生位移
时，则会产生机械变形（它的几何形状和尺寸将
指 示 应 变 卸载
Δε
εi
加载 机械应变εR 图2-6 应变片的机械滞后
传感器原理与应用——第二章
产生原因：应变片在承受机械应变后的残余变形，使
敏感栅电阻发生少量不可逆变化；在制造或粘贴应变
片时，敏感栅受到的不适当的变形或粘结剂固化不充
分等。
机械滞后值还与应变片所承受的应变量有关，加载 时的机械应变愈大，卸载时的滞后也愈大。所以，通常 在实验之前应将试件预先加、卸载若干次，以减少因机 械滞后所产生的实验误差。
很宽的范围内均为线性关系。
传感器原理与应用——第二章
即:
R
R
K 或
K
R
R
（ 14 2 ）
K为金属应变片的灵敏系数。
测量结果表明，应变片的灵敏系数K恒小于线材的
灵敏系数KS。原因主要是胶层传递变形失真及横向效
传感器技术(2)-电阻应变式
电源
电阻应变计
机械应变
放大、显示
∆R R
变化
电桥电路
工作方 式
电阻应变仪
U(I) 变化
桥臂关 系
负载
11
全等臂 电桥 Z 1 = Z 2 = Z 3 = Z 4 电压输出桥：R L → ∞ , I = 0 功率输出桥： U、 I
12
2
二、直流电桥及输出特性
初始平衡条件：
eφ =
U0=
E ∆R1 ∆R 2 ∆R 3 ∆R 4 ( − + − ) 4 R1 R2 R3 R4
18
3
4、应用 举例
被测非电量 弹性 应变
（ 2）应变计式加速度传感器 元件 传感元件 电阻 (应变片)
m
（ 1）应变式力传感器
电子自 动秤
m
例 2-11 筒形结构的称重传感器 FF F 惯性系 统： a F
a = F /m
适用频率： 10 ~ 60Hz
+ cx + kx = 0 m x
π-压阻系数， E—弹性模量
6
—— 半导体材料的电阻相对变化与线应变成正比
1
（ 3）导电丝材的应变电阻效应
五、电阻应变片的分类
金属丝 式应变片 金属箔 式应变片 半导体应变片
dR = K 0 ⋅ε R
金属
几何尺寸变化
K 0 = Km = (1 + 2u ) + C (1 − 2u )
电阻率变化
金属丝 材的应变电阻效应以结构尺寸变化为主， K m=1.8 ~ 4.8 半导体
RL → ∞, I 0 → 0
E
13
SV =
U 0 E = Kε 2
传感器原理第二章 电阻应变传感器
第二章电阻应变传感器第一节电阻应变片一、金属电阻应变片二、半导体电阻应变片第二节电阻应变传感器测量电路一、单臂桥二、半桥三、全桥四、应变测量电桥性能的提高第三节电阻应变传感器的应用一、应变式力传感器二、应变式压力传感器三、应变式加速度传感器第二章电阻应变传感器电阻应变传感器是一种利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器。
任何非电量只要能转化为应变量就可以利用电阻应变传感器测量，因而在非电量电测技术中应用十分广泛。
常用来测量力、压力、位移、应变、扭矩、加速度等。
电阻应变式传感器应用历史悠久，目前仍然是一种主要的测试手段。
其主要特点是：①结构简单，使用方便，性能稳定、可靠；②灵敏度高，频率响应特性好，适合于静态、动态测量；③环境适应性好，应用领域广泛。
第一节电阻应变片电阻应变传感器由弹性元件、电阻应变片和测量电路组成。
弹性元件用来感受被测量的变化；电阻应变片粘贴在弹性元件上，将弹性元件的表面应变转换为应变片电阻值的变化；然后通过测量电路将应变片电阻值的变化转换为便于输出测量的电量，从而实现非电量的测量。
电阻应变片是应变测量的关键元件，为适应各种领域测量的需要，可供选择的电阻应变片的种类很多，但按其敏感栅材料及制作方法可分类如表2－1所示。
弹性敏感元件在外力作用下，物体将产生尺寸和形状的变化，当去掉外力后，物体随即恢复其原来的尺寸和形状，此种变形称为弹性变形。
利用弹性变形进行测量和变换的元件即弹性敏感元件。
弹性敏感元件在传感器技术中有着重要的作用，是设计、分析、应用传感器的基础性工作。
弹性元件材料：铬钢、锰弹簧钢、合金结构钢、不锈钢等敏感元件材料：金属、非金属金属：铜-黄铜、康铜、钛青铜、铍青铜；铁-铁镍合金铂、铂合金镍铬合金非金属：石英、陶瓷、半导体硅等结构：常用的弹性元件结构有梁、柱、筒、膜片、膜盒、弹簧管和波纹管等。
图2－1 丝式电阻应变片基本结构1—基片；2—敏感栅；3—覆盖层；4—引线2．金属丝电阻应变片结构金属丝电阻应变片的基本结构如图2－1所示。
第2章 应变式传感器(电阻式传感器)
工艺复杂, 将逐渐被横向效应小、 其他方面性能更优越的箔式应变计所
代替。
(a)
(b)
(c)
图 2.2金属丝式应变计常见形势
第2章 应变式传感器
箔式应变计（实验中用的）的线栅是通过光刻、腐蚀等工艺制成很薄 的金属薄栅（厚度一般在0.003～0.01mm）。与丝式应变计相比有如下优 点:
(1) 工艺上能保证线栅的尺寸正确、 线条均匀, 大批量生产时, 阻值离 散程度小。 (2) 可根据需要制成任意形状的箔式应变计和微型小基长（如基长为 0.1 mm）的应变计。 (3) 敏感栅截面积为矩形, 表面积大, 散热好, 在相同截面情况下能通过 较大电流。 (4) 厚度薄, 因此具有较好的可挠性, 它的扁平状箔栅有利于形变的传 递。 (5) 蠕变小, 疲劳寿命高
式中, 应力 l T E (金属或者半导体的弹性模量) E l 其中, ε=Δl/l为轴向应变。 则有
第2章 应变式传感器
k0
R / R
1 2 E
对金属来说, πE很小, 可忽略不计, μ=0.25～0.5, 故k
因此, 将同样长的金属线材做成敏感栅后, 对同样应 变, 应变计敏感栅的电阻变化较小, 灵敏度有所降低。 这 种现象称为应变计的横向效应。
第2章 应变式传感器
下面计算横向效应引起的误差。
图为 应变片敏感栅半圆弧部分的形状。沿轴向应 变为εX ，沿横向应变为εY 。
X
θ
dl
dθ
丝绕式应变片敏感栅半圆弧形部分
第2章 应变式传感器
k0为单根导电丝的灵敏系数, 表示当发生应变时, 其电阻变 化率与其应变的比值。 k0的大小由两个因素引起, 一项是由 于导电丝的几何尺寸的改变所引起, 由（1+2μ）项表示, 另 一项是导电丝受力后, 材料的电阻率ρ发生变化而引起, 由
《电阻应变式传感器》课件
薄膜电阻应变式传感器利用薄膜材料制作，具有高灵敏度、低热误差等特点；微型电阻应变式传感器则具有体积 小、重量轻、易于集成等优点，常用于微机电系统等领域。
03
电阻应变式传感器的测量电路
直流电桥测量电路
优点
简单、可靠、稳定性好。
缺点
对温度变化敏感，需要采取温度 补偿措施。
交流电桥测量电路
优点
对直流电源的稳定性要求较低，可以减小电源波动对测量结 果的影响。
在工业生产过程中，电阻应变式压力传感器被广泛应 用于压力控制、流量控制等场合，如气瓶压力监测、 管道压力监测等。
汽车行业
汽车发动机、气瓶、刹车系统等都需要用到压力传感 器，来监测和控制各种气体和液体的压力。
位移传感器的应用实例
自动化生产线
在自动化生产线上，位移传感器被用来检测和控制系 统中的物体位置，如机器人手臂的定位、传送带的物 体位置检测等。
电阻应变式传感器
目 录
• 电阻应变式传感器简介 • 电阻应变式传感器的类型与特性 • 电阻应变式传感器的测量电路 • 电阻应变式传感器的误差来源与补偿方法 • 电阻应变式传感器的应用实例
01
电阻应变式传感器简介
定义与工作原理
定义
电阻应变式传感器是一种将应变转换为电阻变化的传感器，通过测量电阻的变 化来测量受力状态。
总结词
半导体应变式传感器具有高灵敏度、 低温度系数和良好的线性等优点。
详细描述
半导体应变式传感器利用半导体的压 阻效应，即当半导体受到外力作用时 ，其电阻值会发生变化。这种传感器 常用于测量加速度、压力和振动等物 理量。
陶瓷电阻应变式传感器
总结词
陶瓷电阻应变式传感器具有耐高温、耐 腐蚀、高绝缘性和良好的稳定性等特点 。
03
电阻应变式传感器的测量电路
直流电桥测量电路
优点
简单、可靠、稳定性好。
缺点
对温度变化敏感，需要采取温度 补偿措施。
交流电桥测量电路
优点
对直流电源的稳定性要求较低，可以减小电源波动对测量结 果的影响。
在工业生产过程中，电阻应变式压力传感器被广泛应 用于压力控制、流量控制等场合，如气瓶压力监测、 管道压力监测等。
汽车行业
汽车发动机、气瓶、刹车系统等都需要用到压力传感 器，来监测和控制各种气体和液体的压力。
位移传感器的应用实例
自动化生产线
在自动化生产线上，位移传感器被用来检测和控制系 统中的物体位置，如机器人手臂的定位、传送带的物 体位置检测等。
电阻应变式传感器
目 录
• 电阻应变式传感器简介 • 电阻应变式传感器的类型与特性 • 电阻应变式传感器的测量电路 • 电阻应变式传感器的误差来源与补偿方法 • 电阻应变式传感器的应用实例
01
电阻应变式传感器简介
定义与工作原理
定义
电阻应变式传感器是一种将应变转换为电阻变化的传感器，通过测量电阻的变 化来测量受力状态。
总结词
半导体应变式传感器具有高灵敏度、 低温度系数和良好的线性等优点。
详细描述
半导体应变式传感器利用半导体的压 阻效应，即当半导体受到外力作用时 ，其电阻值会发生变化。这种传感器 常用于测量加速度、压力和振动等物 理量。
陶瓷电阻应变式传感器
总结词
陶瓷电阻应变式传感器具有耐高温、耐 腐蚀、高绝缘性和良好的稳定性等特点 。
第2章 电阻应变计式传感器
• 相对误差为：
2 p t l l 1 lf e sin 1 t 6
• 上式表明，当频率增加时，误差增大,因此应使：
l l max
6 e
f max
6 e l
第2章 电阻应变计式传感器 疲劳寿命
d E
式中：π——半导体材料的压阻系数;
（2-5）
σ——半导体材料的所受应变力;
E——半导体材料的弹性模量;
10
2.1电阻应变计的基本原理结构和应用
2.半导体材料的压阻效应 则：
dR (1 2 E ) R
（2-6）
由于π E>>(1+2μ )，因此半导体丝材的灵敏
21
第2章 电阻应变计式传感器
第二节 电阻应变计的主要特性
应变计多为一次性使用，应变计的特性是 按规定的条件，从大批量生产中按比例抽 样实测而得。
静态特性
灵敏系数K R • 一般K＜K0
R K x
， x 应变计的轴向应变
第2章 电阻应变计式传感器 横向效应及横向效应系数H • 由于传感器是多线的，线与线之间连接部分不 在测量方向上，引起横向效应 • 计算公式：R R Kx x K y y Kx (1 aH ) x H——双向灵敏系数比 • 标定情况下： R R Kx (1 0 H ) x 可见，横向效应使传感器的灵敏度系数下降， 必须使H减小 • 丝绕式应变计的长度要长、横栅要小。 • 对横向效应分析结果的应用结果之一是箔式应 变计
t
31
2.3电阻应变计的温度效应及其补偿
1、温度自补偿法
(2)双丝自补偿应变计 敏感栅由电阻温度系数 一正一负的两种合金丝串接 而成。当工作温度变化时， 若Ra栅产生正的热输出ε a 与Rb栅产生负的热输出ε b 相等或相近，就可达到 自补偿的目的，即:
第2章 电阻应变式传感器
2
F
3.2.2 位移传感器
R4 R3 U0 R1 E R2 R1 R2 F
图2.11 应变片式线位移传感器
U
3.2.4 压力传感器
0
= k U ε = kU
3l 4 Eb h
2
F
3.2.3 加速度传感器
作业: 作业:
1. 什么叫电阻式传感器?什么是电阻应变效应? 什么叫电阻式传感器?什么是电阻应变效应? 2. 电阻应变式传感器的工作原理? 电阻应变式传感器的工作原理? 3. 作出桥式测量电路图,并推导直流电桥平衡条件, 作出桥式测量电路图,并推导直流电桥平衡条件, 以及不对称电桥的输出电压变化. 以及不对称电桥的输出电压变化.
3.2 应用
3.2.1 应变式测力与荷重传感器
kU F U 0 = 2 (1 + ) AE
图2.8 受力圆柱上应变片的粘贴
图2.9 受力薄臂环上应变片的粘贴
U
0
= k U ε = kU
1 .092 R bδ E
2
F
图2.10 受力等强度梁应变片的粘贴
U
0
= k U ε = kU
6l E b0 h
1
Z3 = Z 2Z 4
z1 z3 = z 2 z 4
φ1 + φ3 = φ2 + φ4
或
(R1 + jX1)(R3 + jX3 ) = (R2 + jX2 )(R4 + jX4 )
2.2 电桥的调平衡
在应变片工作之前必须进行电桥的平衡调节. 在应变片工作之前必须进行电桥的平衡调节.对于直流 电桥可采用串联或并联电位器法, 电桥可采用串联或并联电位器法,对于交流电桥一般采用阻 容调平衡法. 容调平衡法.
F
3.2.2 位移传感器
R4 R3 U0 R1 E R2 R1 R2 F
图2.11 应变片式线位移传感器
U
3.2.4 压力传感器
0
= k U ε = kU
3l 4 Eb h
2
F
3.2.3 加速度传感器
作业: 作业:
1. 什么叫电阻式传感器?什么是电阻应变效应? 什么叫电阻式传感器?什么是电阻应变效应? 2. 电阻应变式传感器的工作原理? 电阻应变式传感器的工作原理? 3. 作出桥式测量电路图,并推导直流电桥平衡条件, 作出桥式测量电路图,并推导直流电桥平衡条件, 以及不对称电桥的输出电压变化. 以及不对称电桥的输出电压变化.
3.2 应用
3.2.1 应变式测力与荷重传感器
kU F U 0 = 2 (1 + ) AE
图2.8 受力圆柱上应变片的粘贴
图2.9 受力薄臂环上应变片的粘贴
U
0
= k U ε = kU
1 .092 R bδ E
2
F
图2.10 受力等强度梁应变片的粘贴
U
0
= k U ε = kU
6l E b0 h
1
Z3 = Z 2Z 4
z1 z3 = z 2 z 4
φ1 + φ3 = φ2 + φ4
或
(R1 + jX1)(R3 + jX3 ) = (R2 + jX2 )(R4 + jX4 )
2.2 电桥的调平衡
在应变片工作之前必须进行电桥的平衡调节. 在应变片工作之前必须进行电桥的平衡调节.对于直流 电桥可采用串联或并联电位器法, 电桥可采用串联或并联电位器法,对于交流电桥一般采用阻 容调平衡法. 容调平衡法.
传感器：第2章应变式传感器
如果电桥各臂都改变，则有
Ug
E
(R1 R1)(R4 R4 ) (R2 R2 )(R3 R3) (R1 R1 R2 R2 )(R3 R3 R4 R4 )
（一）等臂电桥
当 R1 R2 R3 R4 时，称为等臂电桥。此时
Ug
E
R(R1 R2 R3 R4 ) R1R4 R2R3 (2R R1 R2 )(2R R3 R4 )
应变式传感器包括两部份，一是弹性敏感元件，将被 测量转换为应变；二是应变片，将应变转化为电阻 的变化。
被测量
应变量
弹性元件
电阻
应变片
变化
（一）柱式压力传感器 圆柱式压力传感器分为实心和空心两种。
柱式力传感器应变片的粘贴方式
对于柱式压力传感器其轴向应变和圆周方向应变与轴 向受力成正比例关系。
轴向应变
下面分析横向效应产生的原因。设轴向应变为 ， 横向应变为 r。
2006.9.11 JC204->
若敏感栅有 n 个纵栅，每根长为 l ，圆弧横栅的半
径为 r ，在轴向应变 作用下，全部纵栅的形
变 L1 nl 。
在半圆弧上取一小微元 dl rd ，上面的应变为
1 2
(
r )
1 2
(
r ) cos 2
一、压阻效应 单晶硅材料在受到应力后，其电阻率发生明显的变化，
这种现象被称为压阻效应。 对于一条形的半导体材料，其电阻变化与应变的关系
d ( r 2 ) r2
2 dr r
2 r
根据泊松效应，有
r 上式中 为泊松系数。
由实验结果有
通常 C 1
d C dV V
由于 V S l
dV V
dS S
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这是两项衡量应变片特性对时间稳定性的指标，在长时间测 量中其意义更为突出。实际上，蠕变中包含零漂，它是一个特例。
厦门大学机电工程系 21
第2章 电阻应变式传感器
6.应变极限、疲劳寿命
在一定温度下，应变片的指示应变对测试值的真实应变的相 对误差不超过规定范围（一般为10%）时的最大真实应变值。在 图中，真实应变是由于工作温度变化或承受机械载荷，在被测 试件内产生应力 ( 包括机械应力和热应力 ) 时所引起的表面应变。
胶膜、玻璃纤 维布
胶膜、玻璃纤 维布 胶膜、玻璃纤 维布 胶膜、玻璃纤 维布 金属薄片、临 时基底
磷酸二氢铝无机填料
二氧化二铝
金属薄片、临 时基底 厦门大学机电工程系
17
第2章 电阻应变式传感器
4.引线材料
是从应变片的敏感栅中引出的细金属线。对引线材料的性能 要求：电阻率低、电阻温度系数小、抗氧化性能好、易于焊接。 大多数敏感栅材料都可制作引线。
厦门大学机电工程系 19
第2章 电阻应变式传感器
4.机械滞后 应变片粘贴在被测试件上，当温度恒定时，其加载特性与卸 载特性不重合，即为机械滞后。 产生原因：应变片在承受机械应变后，其内部会产生残余变 形，使敏感栅电阻发生少量不可逆变化；在制造或粘贴应变片时 ，如果敏感栅受到不适当的变形或者粘结剂固化不充分。
厦门大学机电工程系 18
第2章 电阻应变式传感器
2.绝缘电阻：要求>1010欧姆； 3.应变片的灵敏系数（K）
金属应变丝的电阻相对变化与它所感受的应变之间具有线性 关系，用灵敏度系数KS表示。当金属丝做成应变片后，其电阻— 应变特性，与金属单丝情况不同。因此，须用实验方法对应变片 的电阻—应变特性重新测定。实验表明，金属应变片的电阻相对 变化与应变ε在很宽的范围内均为线性关系。即
康铜 镍铬合金 卡玛合金 6J22 伊文合金 6J23 铁铬铝合金 铂钨合金 铂 铂铱合金
Cu55 Ni45 Ni80 Cr20 Ni74,Cr20 Al3,Fe3 Ni75,Cr20 Al3,Cu2 Fe余量 Cr26,Al5.4 Pt90.5~91.5 W8.5~9.5 Pt Pt80,Ir20
15 14 13.3 13.3 14 9 9 13
厦门大学机电工程系
第2章 电阻应变式传感器
Байду номын сангаас
2.基底材料
基底用于保持敏感栅、引线的几何形状和相对位置，盖片既 保持敏感栅和引线的形状和相对位置，还可保护敏感栅。基底的 全长称为基底长，其宽度称为基底宽。 基底材料有纸基和胶基。胶基由环氧树脂、酚醛树脂和聚酰 亚胺等制成胶膜，厚度约0.03～0.05mm
l dR dl 2 ds d s s s
l
dR dl ds d R l s
dl x ——金属丝的轴向应变； l dr ——金属丝的径向应变（ dS /S=2dr/r） y r
εx= -μ εY ； μ——泊松系数；(Poisson ratio)
厦门大学机电工程系 9
厦门大学机电工程系 10
第2章 电阻应变式传感器
2.2 电阻应变片的结构、种类和材料 2.2.1 应变片的基本结构
厦门大学机电工程系
11
第2章 电阻应变式传感器
2.2.2 应变片的种类
1. 金属丝式应变片 (bonded metal-wire gage) 直径在0.012～0.05mm的金属丝；
0.45~0.52 1.0~1.1 1.24~1.42 1.24~1.42 1.3~1.5 0.74~0.76 0.09~0.11 0.35
±20 110~130 ±20 ±20 ±30~40 139~192 3900 90
2.0 2.1~2.3 2.4~2.6 2.4~2.6 2.6 3.0~3.2 4.6 1.0
2. 金属箔式应变片(bonded metal-foil gage) 厚度在0.001～0.01mm的金属箔；
厦门大学机电工程系
12
第2章 电阻应变式传感器 箔式应变片中的箔栅是金属箔通过光刻、腐蚀等工艺制成 的。箔的材料多为电阻率高、热稳定性好的铜镍合金。 箔式应变片与片基的接触面积大得多，散热条件较好，在 长时间测量时的蠕变较小，一致性较好，适合于大批量生产。 还可以对金属箔式应变片进行适当的热处理，使其线胀系 数、电阻温度系数以及被粘贴的试件的线胀系数三者相互抵消 ，从而将温度影响减小到最小的程度，目前广泛用于各种应变 式传感器中。 3. 金属薄膜式应变片(vacuum-deposited thin-metal-film gage, sputter- deposited thin-metal-film gage) 厚度在0. 1μm以下的金属箔；
2.3
应变片的主要参数
1.应变片电阻值（R0）
电 阻 应 变 片 的 电 阻 值 为 60Ω 、 120Ω 、 350Ω ， 500Ω 和 1000Ω 等多种规格，以120Ω最为常用。 应变片的电阻值越大，允许的工作电压就大，传感器的输 出电压也大，相应地应变片的尺寸也要增大，在条件许可的情 况下，应尽量选用高阻值应变片。
914
509 J06-2 JSF-2 1720 J-12 30-14 GJ-14 LN-3 P106
胶膜、玻璃纤 维布 胶膜、玻璃纤 维布 胶膜、玻璃纤 维布
室温2.5小时
200℃2小时 150℃3小时 150℃1小时 190℃3小时 200℃3小时 280℃2小时 400℃1小时 400℃3小时
粘合时指压
粘合时指压 2 1~2 — — 1~3
－60~80
－100~250 －196~250 －60~150 －60~100 －60~350 －150~250 550 700 800
酚醛树脂、聚乙烯醇缩 丁醛
酚醛树脂类 黏合剂 酚醛树脂、聚乙烯醇缩 甲乙醛 酚醛树脂、有机硅 聚酰亚胺黏 合剂 磷酸盐黏合 剂 氧化物喷涂 聚酰亚胺
3.黏合剂材料
用于将敏感栅固定于基底上，并将盖片与基底粘贴在一起。 使用金属应变片时，也需用粘结剂将应变片基底粘贴在构件表面 某个方向和位置上。以便将构件受力后的表面应变传递给应变计 的基底和敏感栅。 常用的粘结剂分为有机和无机两大类。有机粘结剂用于低温 、常温和中温。常用的有聚丙烯酸酯、酚醛树脂、有机硅树脂， 聚酰亚胺等。无机粘结剂用于高温，常用的有磷酸盐、硅酸、硼 酸盐等。
第2章 电阻应变式传感器
dR d (1 2 ) x R d dR 令： KS X 1 2 x R 式中：KS ——金属丝的灵敏系数；(gage factor)
在金属丝的弹性范围内，灵敏系数KS 为常数，即 ：
对于粘贴好的应变片，当温度恒定时，不承受应变时，其电 阻值随时间增加而变化的特性，称为应变片的零点漂移。 产生原因：敏感栅通电后的温度效应；应变片的内应力逐渐 变化；粘结剂固化不充分等。 如果在一定温度下，使应变片承受恒定的机械应变，其电阻 值随时间增加而变化的特性称为蠕变。一般蠕变的方向与原应变 量的方向相反。 产生原因：由于胶层之间发生“滑动”，使力传到敏感栅的 应变量逐渐减少。
R K R
R K R
K 为金属应变片的灵敏系数。注意， K 是在试件受一维应力作
用，应变片的轴向与主应力方向一致，且试件材料的泊松比为 0.285 的钢材时测得的。测量结果表明，应变片的灵敏系数 K 恒 小于线材的灵敏系数KS。原因：胶层传递变形失真，横向效应也 是一个不可忽视的因素。
指 机械滞后值还与应变片所承 示 受的应变量有关，加载时的机械 应 变 应变愈大，卸载时的滞后也愈大。 εi 卸载 Δε
所以，通常在实验之前应将试件 预先加、卸载若干次，以减少因 机械滞后所产生的实验误差。
加载
机械应变ε 应变片的机械滞后 Δε1
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第2章 电阻应变式传感器 5.零漂和蠕变
⑥ 加工性能良好,易于拉制成丝或轧压成箔材；
⑦ 易于焊接，对引线材料的热电势小。 常用材料有：康铜、镍铬合金、铁铬铝合金、铁镍铬合金、 铂、铂钨合金等，如下表。
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第2章 电阻应变式传感器
材料名称 化学成分% 电阻率 ρ/(Ω·mm²/m) 电阻温度系数 α/（10-6/℃） 灵敏系数Ks 线膨胀系数β/ （10-6/℃） 最高使用温度 /℃ 250(静态) 400(动态) 450(静态) 800(动态) 450(静态) 800(动态) 450(静态) 800(动态) 550(静态) 1000(动态) 800(静态) 1000(动态) 800(静态) 1000(动态) 800(静态) 1000(动态) 15
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第2章 电阻应变式传感器
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第2章 电阻应变式传感器
应变片用于各种电子衡器
电子天平
磅秤
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第2章 电阻应变式传感器
材料应变的测量
斜拉桥上的斜拉 绳应变测试
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第2章 电阻应变式传感器
汽车衡称重系统
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第2章 电阻应变式传感器
R K s x R
线性关系
x通常很小，常用10-6表示之。例如，当 x为0.000001时，在工程中 常表示为110-6或m/m。在应变测量中，也常将之称为微应变(με)。 对金属材料而言，当它受力之后所产生的轴向应变最好不要大于 110-3，即1000m/m，否则有可能超过材料的极限强度而导致断裂。
指 示 应 变 εi
±10%
1
εlim
疲劳寿命：指对已粘贴好的应变片，在恒定幅值的交变力作 用下，可以连续工作而不产生疲劳损坏的循环次数。
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真实应变εz