简述电阻应变片的原理
应变片工作原理
应变片工作原理应变片是一种用于测量物体表面应变的传感器。
它可以精确地测量物体受力时的变形情况，从而帮助工程师和科学家们了解材料的性能和结构的变化。
应变片的工作原理是基于材料的电阻率随着应变的变化而变化的特性。
应变片通常由一层薄膜材料制成，这种薄膜材料具有良好的导电性能。
当物体受到外力作用时，表面会产生微小的变形，这会导致应变片上的薄膜材料发生微小的拉伸或压缩。
由于导电材料的电阻率与应变成正比，因此这种微小的变形会导致应变片上的电阻发生变化。
应变片的工作原理可以通过电阻变化来解释。
当应变片受到外力作用时，导电材料的电阻率会发生变化，从而导致电阻值的变化。
这种电阻值的变化可以通过连接的电路进行测量和记录。
通过测量电阻值的变化，可以准确地计算出物体受力时的应变情况。
应变片的工作原理还可以通过应变-电阻效应来解释。
应变-电阻效应是指当导电材料受到应变时，其电阻率会发生变化的现象。
这种现象是由于导电材料的晶格结构受到外力作用而发生微小的变化，从而影响了电子的传输。
这种变化会导致电阻率的变化，进而影响了电阻值。
应变片的工作原理还可以通过应变测量来解释。
应变片可以被安装在物体表面，当物体受到外力作用时，应变片会随之产生应变。
通过测量应变片上的电阻变化，可以准确地测量出物体受力时的应变情况。
这种应变测量可以帮助工程师和科学家们了解材料的性能和结构的变化，从而指导工程设计和科学研究。
总之，应变片是一种用于测量物体表面应变的传感器，其工作原理是基于材料的电阻率随着应变的变化而变化的特性。
通过测量应变片上的电阻变化，可以准确地测量出物体受力时的应变情况，从而帮助工程师和科学家们了解材料的性能和结构的变化。
应变片的工作原理
应变片的工作原理将应变片贴在被测定物上，使其随着被测定物的应变一起伸缩，这样里面的金属箔材就随着应变伸长或缩短。
很多金属在机械性地伸长或缩短时其电阻会随之变化。
应变片就是应用这个原理，通过测量电阻的变化而对应变进行测定。
一般应变片的敏感栅使用的是铜铬合金，其电阻变化率为常数，与应变成正比例关系。
即ΔR/R=K×ε在这里R：应变片的原电阻值ΩΔR：伸长或压缩所引起的电阻变化ΩK：比例常数(应变片常数)ε：应变不同的金属材料有不同的比例常数K。
铜铬合金的K值约为2。
这样，应变的测量就通过应变片转换为对电阻变化的测量。
但是由于应变是相当微小的变化，所以产生的电阻变化也是极其微小的。
例如我们来计算1000×10−6的应变产生的电阻的变化。
应变片的电阻值一般来说是120 欧姆，即ΔR/120=2×1000×10-6ΔR=120×2×1000×10−6= 0.24Ω电阻变化率为ΔR/R=0.24/120=0.002→0.2%要精确地测量这么微小的电阻变化是非常困难的，一般的电阻计无法达到要求。
为了对这种微小电阻变化进行测量，我们使用带有韦斯通电桥回路的专用应变测量仪。
应变片本身的追随能力可以达到数百kHz，通过组合的测定装置可以对冲击现象进行测量。
行驶中的车辆，飞行中的飞机等各部位的变动应力可以通过应变片和测定装置进行初步的测量。
测量电路：惠斯通电桥惠斯通电桥适用于检测电阻的微小变化，应变片的电阻变化也可以用这个电路来测量。
如图5 所示，惠斯通电桥由四个电阻组合而成。
图5图6如果R1 =R2 =R3 =R4或R1×R2=R3×R4则无论输入多大电压，输出电压e总为0，这种状态称为平衡状态。
如果平衡被破坏，就会产生与电阻变化相对应的输出电压。
如图6 所示，将这个电路中的R1 用应变片相连，有应变产生时，记应变片电阻的变化量为ΔR，则输出电压e的计算公式如下所示。
电阻应变计(应变片)原理
图 2-1 电阻应变计的结构
图 2-2 敏感栅的尺寸
敏感栅是电阻应变计的核心组成部分，它的特性对于电阻应变计的性能有决定性的影 响。为了改善电阻应变计的性能，人们探索了多种材料的应变－电阻特性，从而发展了敏感 栅材料，包括金属、半导体和金属氧化物等。目前常用的金属敏感栅材料主要有铜镍合金、 镍铬合金、镍钼合金、铁基合金、铂基合金、钯基合金等。以金属材料为敏感栅的电阻应变 计的灵敏系数大都在 2.0 ～4.0 间。硅、锗等半导体材料由于具有压阻效应，所有也被人们 用作敏感栅的材料，以半导体材料为敏感栅的电阻应变计的灵敏系数大都在 150 左右，远高 于以金属材料为敏感栅的电阻应变计。
保证相同，使应变计性能分散，故在常温应变测量中正逐步被其它片种代替。
8
图 2-3 丝绕式应变计
图 2-4 短接式应变计
2. 短接式应变计 短接式应变计也有纸基和胶基等种类。短接式应变计由于在横向用粗铜导线短接，因而 横向效应系数很小 (<0.1％)，这是短接式应变计的最大优点。另外，在制造过程中敏感栅的 形状较易保证，故测量精度高。但由于它的焊点多，焊点处截面变化剧烈，因而这种应变计 疲劳寿命短。 2.3.2 金属箔式应变计 箔式应变计的敏感栅是用厚度为 0.002～0.005 毫米的铜镍合金或镍铬合金的金属箔，采 用刻图、制版、光刻及腐蚀等工艺过程而制成（见图 2-5）。基底是在箔的另一面涂上树脂 胶，经过加温聚合而成，基底的厚度一般为 0.03～0.05mm。 与丝绕式应变计相比，箔式应变计的优点是： 1. 敏感栅很薄，且箔材与粘合层的接触面积要比丝材的大，因而粘贴牢固，有利于变
形传递，因而它所感受的应变状态与试件表面的应变状态更为接近，测量精度高； 2. 敏感栅薄而宽，在相同的横截面积条件下，箔栅的表面积比丝栅的要大，散热性好，
电阻应变计测量原理pps
中任何一道工序的质量未能保证，都将直 接影响测试结果。
应变计准备
贴片前，将待用的应变计进行外观检查和 阻值测量。外观检查可凭肉眼或借助放大镜进 行，目的在于观察敏感栅有无锈斑，缺陷，是 否排列整齐，基底和覆盖层有无损坏，引线是 否完好。阻值测量可用4位惠斯登电桥或数字欧 姆表，目的在于检查敏感栅是否有断路、短路， 并进行阻值分选，对于共用温度补偿的一组应 变计，阻值相差不得超过±0.5。同一次测量的 应变计，灵敏系数必须相同。
三. 应变仪电桥原理
Ui
R1R3
R1 R2ຫໍສະໝຸດ R2R3R4 R4
U
0
If R1R3 R2R4 Then E 0
R K R
x
or R1 R2 i.e. A balanced bridge R4 R3
Ui
U0
R1R2
R1 R2 2
R1 R1
电阻应变测量技术的优点：
1、应变片尺寸小、重量轻，安装方便。
2、测量灵敏度与精度高。
3、测量应变的范围广。 大应变 4、可测量应力梯度较大的构件的应变。点应变 5、频率响应好。 可测动应变 6、可测量特殊环境下的应变。 7、可以实行测量结果的数字化和计算机处理。
8、可以制成各种传感器。 电阻应变测量系统
表面处理的最后一道工序是清洗。即用洁净棉纱 或脱脂棉球蘸丙酮或其它挥发性溶剂对贴片部位进行 反复擦洗，直至棉球上见不到污垢为止。
贴片
贴片工艺随所用粘结剂不同而异，用502胶 贴片的过程是，待清洗剂挥发后，先在贴片位置 滴一点502胶，用应变计背面将胶水涂匀，然后 用镊子拨动应变计，调整位置和角度。定位后， 在应变计上垫一层聚乙烯或四氟乙烯薄膜，用手 指轻轻挤压出多余的胶水和气泡。待胶水初步固 化后即可松开。
电阻应变片的结构及工作原理
电阻应变片的结构及工作原理电阻应变片的结构如图4-1-3所示，其中，敏感栅是应变片中把应变量转换成电阻变化量的敏感部分，它是用金属丝或半导体材料制成的单丝或栅状体。
引线是从敏感栅引出电信号的丝状或带状导线。
(1)粘结剂：是具有一定电绝缘性能的粘结 材料，用它将敏感栅固定在基底上。
(2)覆盖层：用来保护敏感栅而覆盖在上面的绝缘层。
(3)基底：用以保护敏感栅，并固定引线的几何形状和相对位置。
电阻应变片能将力学量转变为电学量是利用了金属导线的应变——电阻效应。
我 们知道，金属导线的电阻R 与其长度L 成正比，与其截面积A 成反比，即 A L R ρ= (4-1-3) 式中ρ是导线的电阻率。
如果导线沿其轴线方向受力产生形变，则其电阻值也随之发生变化，这一物理现象被称为金属导线的应变——电阻效应。
为了说明产生这一效应的原因，可将式（4-1-3）取对数后进行微分得ρρd A dA L dL R dR +-= (4-1-4) 式中，L dL 为金属导线长度的相对变化，用轴向应变来表示，即L dL =ε；AdA 是截面1 2 3 4 5 图4-1-3 电阻应变片 1-敏感栅；2-引线；3-粘结剂；积的相对变化。
2r A π=（r 为金属导线的半径），，r dr A dA 2= r dr 是金属导线半径的相对变化，即径向应变r 。
导线轴向伸长的同时径向缩小，所以轴向应变与径向应变r 有下列关系：μεε-=r (4-1-5)为金属材料的泊松比。
根据实验，金属材料电阻率相对变化与其体积的相对变化之间的关系为VdV C d =ρρ，C 为金属材料的一个常数，如铜丝C =1 。
由L A V ⋅= 我们可导出V dV 与、r 之间的关系。
εμεμεεε)21(22r -=+-=+=+=LdL A dA V dV 由此得出εμρρ)21(-==C V dV Cd 代入式（4-1-4）得 []εεμμμεεεμs )21()21(2)21(K C C RdR =-++=++-= (4-1-6) K s 称为金属丝灵敏系数，其物理意义是单位应变引起的电阻相对变化。
电阻应变测量原理及方法
电阻应变测量原理及方法目录电阻应变测量原理及方法 (4)1. 概述 (4)2. 电阻应变片的工作原理、构造和分类62.1电阻应变片的工作原理 (6)2.2电阻应变片的构造 (8)2.3电阻应变片的分类 (10)3. 电阻应变片的工作特性及标定 (15)3.1电阻应变片的工作特性 (15)3.2电阻应变片工作特性的标定 (23)4. 电阻应变片的选择、安装和防护 (29)4.1电阻应变片的选择 (29)4.2电阻应变片的安装 (31)4.3电阻应变片的防护 (34)5. 电阻应变片的测量电路 (34)5.1直流电桥 (35)5.2电桥的平衡 (40)5.3测量电桥的基本特性 (42)5.4测量电桥的连接与测量灵敏度.. 436. 电阻应变仪 (53)6.1静态电阻应变仪 (54)6.2测量通道的切换 (57)6.3公共补偿接线方法 (61)7. 应变-应力换算关系 (63)7.1单向应力状态 (64)7.2已知主应力方向的二向应力状态 (64)7.3未知主应力方向的二向应力状态 (65)8. 测量电桥的应用 (67)8.1拉压应变的测定 (68)8.2弯曲应变的测定 (72)8.3弯曲切应力的测定 (74)8.4扭转切应力的测定 (76)8.5内力分量的测定 (77)电阻应变测量原理及方法1. 概述电阻应变测量方法是实验应力分析方法中应用最为广泛的一种方法。
该方法是用应变敏感元件——电阻应变片测量构件的表面应变，再根据应变—应力关系得到构件表面的应力状态，从而对构件进行应力分析。
电阻应变片（简称应变片）测量应变的大致过程如下：将应变片粘贴或安装在被测构件表面，然后接入测量电路（电桥或电位计式线路），图1 用电阻应变片测量应变的过程随着构件受力变形，应变片的敏感栅也随之变形，致使其电阻值发生变化，此电阻值的变化与构件表面应变成比例，测量电路输出应变片电阻变化产生的信号，经放大电路放大后，由指示仪表或记录仪器指示或记录。
电阻应变计(应变片)原理
几何尺寸发生变化所引起的。在常温下，许多金属材料在一定的应变范围内，电阻丝的相对
电阻变化与丝的轴向长度的相对变化成正比。即：
dR R
=
Ksε
（2-5）
其中：
Ks
=
1 ε
dρ ρ
+
(1 +
2μ )
（2-6）
5
式中，Ks为单根金属丝的灵敏系数。表示金属丝的电阻变化率与它的轴向应变成线性关 系。根据这一规律，采用能够较好地在变形过程中产生电阻变化的材料，制造将应变信号转 换为电信号的电阻应变计。
铜线，再将铜导线相间地切割开来而成（见图 2-4）。
1. 丝绕式应变计
丝绕式应变计的疲劳寿命和应变极限较高，可作为动态测试用传感器的应变转换元件。
丝绕式应变计多用纸基底和纸盖层，其造价低，容易安装。但由于这种应变计敏感栅的横向
部分是圆弧形，其横向效应较大，测量精度较差，而且其端部圆弧部分制造困难，形状不易
引线应具有低和稳定的电阻率以及小的电阻温度系数。常温应变计的引线材料多用紫 铜，为了便于焊接，可在紫铜引线的表面镀锡。中温应变计、高温应变计的引线可以在紫铜 引线的表面镀银、镀镍、镀不锈钢，或者采用银、镍铬（或改良型）、镍、铁铬铝、铂或铂 钨等。高疲劳寿命的应变计可采用铍青铜作引线。
四、盖层 电阻应变计的盖层是用来保护敏感栅使其避免受到机械损伤或防止高温下氧化。常用的 是以制作基底的胶膜或浸含有机胶液（例如环氧树脂、酚醛树脂等）的玻璃纤维布作为盖层， 也可以在敏感栅上涂敷制片时所用粘结剂作为保护层。盖层的材料包括纸、胶膜及玻璃纤维 布等。
0.32 0.68电阻温来自系 数(10-6/ºC)+20
300
110~130
电阻应变仪原理
电阻应变仪原理电阻应变仪是一种用于测量物体应变的仪器。
它的原理是利用电阻的变化来测量物体的应变。
当物体受到外力作用时，它会发生形变，这种形变会导致物体内部的电阻发生变化。
电阻应变仪就是利用这种变化来测量物体的应变。
电阻应变仪的基本原理是电阻的变化与应变成正比。
当物体受到外力作用时，它会发生形变，这种形变会导致物体内部的电阻发生变化。
电阻的变化量与应变成正比，即电阻的变化量与物体的应变成正比。
因此，通过测量电阻的变化量，就可以得到物体的应变。
电阻应变仪的工作原理是利用电桥原理。
电桥是一种用于测量电阻的仪器，它由四个电阻组成，其中两个电阻是已知的，另外两个电阻是待测的。
当电桥平衡时，电桥两端的电压为零。
当待测电阻发生变化时，电桥就会失去平衡，电桥两端就会产生电压。
通过测量电桥两端的电压，就可以得到待测电阻的变化量。
电阻应变仪利用电桥原理来测量物体的应变。
它由一个电阻应变片和一个电桥组成。
电阻应变片是一种特殊的电阻，它的电阻值会随着物体的应变而发生变化。
电桥的两个电阻是已知的，另外两个电阻是电阻应变片和待测物体的电阻。
当电桥平衡时，电桥两端的电压为零。
当待测物体发生应变时，电阻应变片的电阻值就会发生变化，电桥就会失去平衡，电桥两端就会产生电压。
通过测量电桥两端的电压，就可以得到待测物体的应变。
电阻应变仪是一种用于测量物体应变的仪器，它的原理是利用电阻的变化来测量物体的应变。
电阻应变仪利用电桥原理来测量物体的应变，它由一个电阻应变片和一个电桥组成。
当待测物体发生应变时，电桥就会失去平衡，电桥两端就会产生电压。
通过测量电桥两端的电压，就可以得到待测物体的应变。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
简述电阻应变片的原理
电阻应变片是一种利用材料电阻随应变而变化的敏感元件，可以将应变的物理量转化为电阻的变化，从而实现对应变量的测量。
在电子设备、机械设备、测控仪表和信息处理系统中广泛应用。
电阻应变片的工作原理是基于材料电阻随应变的变化而产生的电阻效应。
材料的电阻变化可以通过以下两种效应来实现：伽德纳效应和洛朗兹效应。
首先，伽德纳效应是指材料电阻随应变而发生的线性变化。
当材料受到力的作用发生应变时，材料内部的载流子受到应变的约束，导致载流子的迁移受阻，电阻增加。
这个效应被描述为电阻率与应变成正比的线性关系。
其次，洛朗兹效应是指材料电阻随应变发生的非线性变化。
它是由于电阻是由电子迁移和晶格振动共同决定的，当材料受到应变时，晶格的扭曲导致电子迁移的路径和速度发生变化，从而导致电阻发生非线性变化。
洛朗兹效应在较大应变下更为明显。
基于以上效应，电阻应变片的工作原理可以概括为以下几个步骤：
1. 材料选择：选择具有应变灵敏性的材料作为电阻应变片的工作材料。
常用的材料有铜镍合金、硅碳合金、钢等。
这些材料具有较高的应变敏感系数和较低的温度系数。
2. 加工形状：将选定的材料加工成薄片或网格状结构，以增加电阻应变片的敏感度。
常见的几何形状有方形、圆形和网格状。
3. 连接电路：将电阻应变片与电子电路连接，形成测量电路。
连接电路时需要注意电阻应变片的敏感方向和形状。
4. 测量电路：选择合适的测量电路进行测量，典型的测量电路有电桥电路和放大电路。
在电阻应变片被外力作用引起应变时，它的电阻值发生变化。
这个变化可以通过电桥电路来检测和测量。
当电桥电路中的电阻应变片受到应变时，它的电阻值改变，导致电流通过电桥电路的各个分支出现变化，引起平衡状态的破坏。
通过测量电桥的输出信号，就可以获得电阻应变片的应变量。
另一种常用的测量方法是放大电路。
放大电路通过放大电阻应变片的电阻变化信号，然后进行处理和测量。
它可以实现更高分辨率和灵敏度的测量。
需要注意的是，电阻应变片的工作性能受到多种因素的影响。
其中最重要的是温度效应和应变范围。
温度效应会导致电阻值随温度变化，从而引起误差。
因此，对于需要高精度的应用，需要进行温度补偿。
应变范围则决定了电阻应变片的测量范围，超过应变范围将导致破坏。
总结来说，电阻应变片是一种利用材料电阻随应变而变化的敏感元件。
它通过材料的伽德纳效应和洛朗兹效应实现对应变物理量的测量。
通过连接电路和测量电路，可以将电阻应变片的电阻变化转化为测量信号。
电阻应变片广泛应用于各种领域，包括工业控制、机械工程、航空航天等。