实验力学-应变片
实验力学-应变电测技术
－1953年．P· 杰克逊利用光刻技术，首次制成了箔式应变片， 随着微光刻技术的进展，这种应变计的栅长可短至 0.178mm －1954年．史密斯发现半导体材料具有的压阻效应。 为了克服直流放大器信息的漂移和线性精度度差等缺点， 传统的电阻应变仪都采用交流放大器．以载波放大方式 传递信号．这种仪器的性能稳定，其精度能满足一般的 测试要求，但它的工作频率受载波频率的限制，而且存 在电容,电感影响，测量精度等问题。
2、初步了解应变电测技术在力学实验中的应用情况及其基 本概念。
3、建立实验与理论相互支持的概念，以便理论联系实际。
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§5 考核方法 1、考试 2、课堂教学与实验相互结合 3、考试占60%（开卷），实验占40%
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第一篇 结构应变电测技术基础 概述：用电测法测量结构在固定载荷作用下产生的不随时间 变化的力学参量，静态测量是力学实验的基础。 第一章 电测法的基本原理 §1 应变电测法的基本概念 电测法： 就是利用粘贴在结构表面的应变片将力学量转换成电量， 并通过电量的变化来测量力学参量的变化的方法。 常用的电学量为电流、电压。 经常能够测量的力学量为应变、频率、振幅等。
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横向效应系数(H): 通常要求应变片的指示应变值只反映构件b表面的应变 片轴线方向上的应变。然而，应变片的敏感栅中除了有纵栅 外，还有圆弧形或直线形的横栅，横栅的电阻变化是由于构 件表面轴向应变和横向应变共同作用的结果，因此应变片具 有横向效应H。
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温度效应： 当电阻应变片安装在无外力作用、无约束的构件表面上时，在 温度变化的情况下，它的电阻会发生变化的现象，称为电阻应 变片的温度效应。 温度变化时，应变片敏感栅材料的电阻会发生变化，并且，应 变片和构件都会因温度变化而产生变形，从而使应变片的电阻 值随温度变化而变化。这种温度效应将影响电阻应变片测量构 件表面应变的准确性。通常，将温度效应产生的应变片的电阻 相对变化所对应的应变量，称为热输出。 电阻应变片的温度效应主要取决于敏感栅和构件材料的性能和 温度变化范围。但实际上，它还与基底和粘结剂材料、应变片 制造工艺和使用条件等有关。
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三、测量的基本概念 线性度－要求输入与输出的关系是线性； 灵敏度－输出的变化量与输入变化量的比值； 滞后现象 －输入量增、减时，输出量不同，出明显滞后现象； 灵敏度与分辨率 －当输入量由零增大时，能够测量到的最小值称为灵敏度； 零飘与温飘 －输入量不变，环境温度不变，输出量随时间变化成为零 飘；外界温度变化所引起的变化成为温飘。
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从上可见，为了测量力学量，首先应将力学量转换为电量， 这就需要一个装臵，这个装臵叫 “传感器” 或“转换 器”。 而“转换器”所产生的电量很小，所以必须放大，称“放 大 器”，最后必须有一个显示装臵或记录装臵将测量的信号 显 示或记录下来。其过程可用框图表示： 应力 力 电信号 力 传
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二、电阻应变片的发展与应用 －电阻应变片测量技术起源于19世纪。 －1856年，汤姆逊对金属丝进行了拉伸试验，发现金属丝的 应变和电阻的变化有一定的函数关系；之后，人们利用 惠斯通电桥来精确地测量电阻的变化。 －1938年，E· 西门斯（E．Simmons）和A· 鲁（A．Ruse），制 出了第一批实用的纸基丝绕形式电阻应变片。 －40年代，出现了可调节的由测量电桥和放大器组成的电阻 应变仪，使电阻应变测量技术在工程技术和科学实验领 域内获得广泛的应用。
L R A
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当电阻丝受到拉伸、压缩时有下式存在
dR d dL dA R L A
dL D ' (1 ) D L dA D' dA A 2 ( ) 2 2
A
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dR d (1 2 ) R
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3、显示和记录装臵： 测应变-电阻应变片 测频率-电阻应变片、拾振器 测振幅-电阻应变片式传感器、拾振器 4、标定系统： 应变 - 采用专用线路， 静态由表头直读 动态由示波器波高显示 上述各部分只是表示电测实验的基本步骤，而对于不同问 题，各测试仪器的配套方法是不同的，要看具体情况决定。
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§3 应变电测课程的内容 应变电测实验力学讲述应变电测的基本原理、实验方 法和数据分析和处理。主要内容有： 1、第一章 电阻应变片 第二章 电阻应变仪的工作原理 第三章 测点应力计算 2、高压液下应变测量
3、应变片式传感器原理
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§4 教学目的 1、掌握应变电测法的基本原理和基本实验技术，并能够对 静态结构进行测量和分析。
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特殊纸基称为基地—纸基、胶基（聚合物） 敏感栅（丝栅）—金属丝、箔片
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2、应变片的工作原理 因绝大部分金属丝受到拉伸或缩短时，电阻值会增大(或 减小)，这种电阻值随形变发生变化的现象，叫做电阻应变 效应． 电阻应变片就是基于金属导体的电阻应变效应制成的。
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－1957年，W.P.Mason，等研制出半导体应变片，其灵敏系 数比金属丝应变片高50倍，现已用于不同环境、条件下 各种类型的电阻应变片，还有用于测量残余应力和应力 集中等的特殊应变片 －60年代，出现了采用直流放大器的电阻应变仪。 近来，朝着数字化、自动化方向发展，现已有数字式测 量动、静态数据采集处理系统。目前，各种不同规格、不同 品种的电阻应变片已有二万多种。
dR dRd d Ks 1 K 1 2 s2 R R
代表金属丝产生 单位应变时电阻 率的变化率，实 验证明为常量。
dR K s R
Ks称为单根金属丝应变灵敏系数。可见二者存在线性关系。
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3、常有电阻应变片的灵敏系数
固体力学实验（一）
－－应变电测技术
运载工程与力学学部工程力学系
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绪 论 §1 实验力学的任务与作用 任务：研究测量各种结构或构件在处于各种不同的工作条件 下（温度、湿度、介质等）和各种不同载荷作用下 （静载、动载），所引起的应力应变分布和其它力学 量的量值及其变化的客观规律，进而选择合理的设计 与制造参数，使结构达到即安全又经济的目的。 特点：是采用实验的手段，直观、简洁、可靠。这与理论计 算是完全不同的，因此它是力学领域一个重要的分支。
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4、电阻应变片性能参数 应变片电阻 在无受力及室温测定下的电阻值。 通常：120Ω；250Ω；300Ω；500Ω；1000Ω 灵敏系数 轴向受力，应变片电阻值的变化与沿轴向应变的比值。
dR K / R
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K －是反映电阻应变片对构件表面单位应变所产生的电阻 相对变化量。它的大小主要取决于敏感栅材料的灵敏 系数Ks，但两者又不相等。 原因: 1.由于横栅的存在，使制成敏感栅之后的灵敏系数小于 丝材的灵敏系数,差别的大小与敏感栅的结构形式和几 何尺寸有关。 2.试件表面的变形是通过基底和粘结剂传递给敏感栅的, 电阻丝横界面的几何不均匀等的影响。 应变片名义K0的确定： 一般由实验来测定，抽样5%测试给出名义K0和偏差。
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§2 应变电测法的特点与优点
特点、优点- 见书P1
局限性-单向应力状态非应变场 平均应变 梯度较大则不准
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§3 电阻应变片 “应变片”从其名可知为测量结构应变用的，但它如果做 成 各种传感器，则可以测量很多力学量，如力、扭矩、振幅其 它量。因此它是静态应变测量最基本的传感元件，需做重点 分析讲解。 一、电阻应变片的工作原理 1、应变片的结构 电阻应变片主要由敏感栅、基底、引线、粘结剂和覆盖层 五部分组成。如下图：
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6、电阻片的粘贴方法 粘贴电阻片是电测法的重要环节，它直接影响测量精度。 粘贴时，首先必须保证被测表面的清洁、平整、光滑、无 油污、无锈迹。 二、要保证粘贴位臵的准确、并选用专用的粘接剂。 三、应变片引线的焊接和导线的固定要牢靠，以保证测 量时导线不会扯坏应变片。 为满足上述要求，粘贴的大致过程如下： 打磨测量表面→在测量位臵准确画线→清洗测量表面→在 画线位臵上准确地粘贴应变片→焊接导线并牢靠固定。
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作用：由于它具有直观性的特点，因此被用来进行： 1、产品定型，方案比较，规范制定，事故分析； 2、完善、修正、推广理论结果； 3、解决理论无法解决的问题： ①材料的力学性能 基本物性参数、疲劳、断裂参数测量 ②复杂结构的力学问题应对： 残余应力、热应力、应力集中等 4、重大工程结构的实验鉴定
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§2 实验力学研究的内容和方法 内容： 1、各种力学参量的测量技术，仪器、方法； 2、新材料的力学性能测试研究； 3、实验信号数据的采集、处理的方法研究： 4、新技术的研究和应用： 激光、遥测、声发射、干涉法等。 方法： 机械法、光测法、电测法、超声法等
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电测法 包括电阻、电容、电感测试法 电阻法较常用，具有高灵敏度和精度。因是电信号测量，易于实 现数字化、自动化；可用于不同环境下的测量；成本低廉。缺点 是只能点测量固定方向应变，不能全域测量。 光测法 包括光弹性、全息干涉、激光散斑干涉、云纹法等 光弹性法应用广泛，是利用偏振光通过具有双折射效应的透明受 力模型从而获得干涉条纹图，可观察全域应力分布情况；快速测 定应力集中系数；内外部边界应力测量。但周期长、成本高。 机械测试法 利用引伸仪测定试件变形需经过放大。有杠杆式和齿轮式两种。
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稳定性 电阻应变片的稳定性是指在工作条件恒定的情下，经历 规定的时间后，仍能保持原有性能参数的能力。它是 反映电阻应变片长期静态工作能力的重要性能。通常， 电阻应变片的稳定性用应变片的电阻值漂移和蠕、应变片的分类：
实验一应变片
自动检测实验指导书实验一 电阻应变片性能测试及应用一、实验目的：1． 观察了解应变片的结构及粘贴方式。
2． 测试应变梁变形的应变输出，比较各桥路间的输出关系。
二、实验原理：应变片是最常用的测力传感元件。
当用应变片测试时，应变片要牢固地粘贴在测试体表面，当测件受力发生形变，应变片的敏感栅随同变形，其电阻值也随之发生相应的变化。
通过测量电路，转换成电信号输出显示。
电桥电路是最常用的非电量电测电路中的一种，当电桥平衡时，桥路对臂电阻乘积相等，电桥输出为零，在桥臂四个电阻R 1、R 2、R 3、R 4中，电阻的相对变化率分别为△R 1／R 1、△R 2／R 2、△R 3／R 3、△R 4／R 4，当使用一个应变片时，R R R ∆=∑；当二个应变片组成差动状态工作，则有RR R Δ2=∑；用四个应变片组成二个差动对工作，且R 1＝R 2＝R 3＝R 4＝R ，RR R Δ4=∑。
由此可知，单臂，半桥，全桥电路的灵敏度依次增大。
三、实验设备：应变式传感器实验模板、应变式传感器、砝码（每只约20g ）、实验装置9000型（数显表、±15V 电源、±4V 电源）、万用表(自备)。
四、实验步骤：（一） 金属箔式应变片单臂电桥性能实验1、观察应变片。
根据图1,应变式传感器已装于应变传感器模板上。
传感器中各应变片已接入模板左上方的R1、R2、R3、R4标志端。
加热丝也接于模板上，可用万用表进行测量判别，R1=R2=R3=R4=350Ω，加热丝阻值约为50Ω左右。
2、实验模板放大电路调零，方法为:①接入模板电源±15V(从主控箱引入)，检查无误后，合上主控箱电源开关，将实验模板增益调节电位器Rw3顺时针调节到大致中间位置，②将差放的正、负输入端与地短接，输出端与主控箱面板上数显电压表输入端Vi 相连，调节实验模板上调零电位器RW4，使数显表显示为零(数显表的切换开关打到2V 档)，完毕关闭主控箱电源。
应变片-试验力学指导书
E
这样即可测得弹性模量 E 值。 2.横向变形系数
P 1 A
(2)
试件在受轴向拉伸时，纵向将深长，横向将缩短，横向应变 2 与纵向应变 1 之比 的绝对值为横向变形系数（又称泊松比）即：
一、电阻应变片粘贴技术
一、实验目的 1.了解电阻应变片的结构、规格、用途等。 2.学会设计布片方案。 3.掌握选片、打磨、粘贴、接线、固定、防护等操作工艺和技术。 二、实验设备及器材 1.YD－88 便携式超级应变仪。 2.QJ23 型电桥。 3.试件、应变片、砂布、镊子、丙酮、药棉、502 胶水、玻璃纸等。 4.试件见图 1-5。 三、实验原理 应变片的构造很简单。把一条很细具有高电阻率的金属丝，在制片机上排绕后，用 胶水粘在两片薄纸之间，再焊上较粗的引出线，就成了早期常用的丝绕式应变片。应变 片一般由敏感栅（即金属丝） 、粘结剂、基底、引线及覆盖层五部分组成。如将应变片 固定在被测构件表面上，金属丝随构件一起变形，其电阻值也随之发生变化，而且，这 电阻变化与构件应变有确定的线性关系。应变片已有多种类型，若按敏感栅所用材料来 分，有丝绕式应变片、箔式应变片和半导体应变片。前两种的敏感栅是以金属丝或箔制 成，可统称为金属式应变片，工作原理是基于金属丝的电阻应变效应；半导体应变片则 是一类较新品种，具有一些独特的优点。 无论何类应变片，其构成不外基底、敏感栅和引线三大部分。引线是从敏感栅到测 量导线之间的过渡部分，用以将敏感栅接入测量电路。基底用来保持敏感栅及其与引线 接头部的几何形状，在应变片安装以后，由它将构件变形传递给敏感栅，并在金属构件 与敏感栅之间起绝缘作用。 目前常见的电阻片有以下几种： （1）丝绕式 用电阻丝盘绕电阻片称为丝绕式电阻片（见图 1-1 和图 1-2a） ，目前
在一个公用的纸底上重迭地粘贴三个彼此间相互绝缘的电阻丝。 当无这种成品时可以用 三个单独的电阻片代替，如果被测试的对象尺寸较大时，可以不必重迭而是按需要的角 度粘贴在一个很小的范围内即可。 应变片的粘贴技术 1.设计布片方案。 2.选片：首先检查应变片的外观，剔除敏感栅有形状缺陷，片内有气泡、霉斑、锈 点的应变片，再用电桥测量应变片的电阻值，并进行阻值选配。 3.打磨：选择的构件表面待测点需经打磨，打磨后表面应平整光滑，无锈点。 4.画线：被测点精确地用钢针画好十字交叉线以便定位。 5.清洗：用浸有丙酮的药棉清洗欲测部位表面，清除油垢灰尘，保持清洁干净。 6.粘贴：将选好的应变片背面均匀地涂上一层粘结剂，胶层厚度要适中，然后将应 变片的十字线对问候语构件欲测部位的十字交叉线，轻轻校正方向，然后盖上一张玻璃
应变片实验报告
应变片实验报告
实验名称：应变片实验
实验目的：通过应变片实验，研究材料在受力过程中的应变情况。
实验原理：
应变片是一种用于测量物体受力时产生的应变的传感器。
其原理基于电阻应变效应，即应变片在受力作用下会发生微小形变，从而改变其电阻值。
通过测量电阻值的变化，可以获知材料的应变情况。
实验仪器和材料：
1. 应变片
2. 电流源
3. 万用表
实验步骤：
1. 将应变片粘贴在需要测量应变的材料表面。
2. 将电流源与应变片相连，调整电流源的输出电流。
3. 使用万用表测量应变片上的电阻值。
4. 在材料上施加不同的受力，记录电阻值随受力变化的情况。
5. 根据电阻值的变化计算应变大小。
实验结果：
根据实验数据记录的电阻值随受力变化的情况，可以得到应变片的应变曲线。
根据应变曲线可以分析材料在受力过程中的应
变行为，如线性弹性应变、屈服应变等。
根据测得的电阻值变化，还可以计算出材料的应变量。
实验结论：
通过应变片实验，可以获知材料在受力过程中的应变情况，并分析材料的力学性能。
应变片作为一种常用的力学测试传感器，具有灵敏度高、测量精度高等优点，在工程领域有着广泛的应用。
应变片实验
实验一应变片实验一、实验目的：了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。
二、基本原理：1、应变片的电阻应变效应所谓电阻应变效应是指具有规则外形的金属导体或半导体材料在外力作用下产生应变而其电阻值也会产生相应地改变，这一物理现象称为“电阻应变效应”。
根据电阻的定义式得（1—1）当导体因某种原因产生应变时，其长度L、截面积A和电阻率ρ的变化为dL、dA、dρ相应的电阻变化为dR。
对式（1—1）全微分得电阻变化率dR/R为：（1—2）由材料力学得：εL= - μεr (1—3)式中：μ为材料的泊松比，大多数金属材料的泊松比为0.3～0.5左右；负号表示两者的变化方向相反。
将式（1—3）代入式（1—2）得：（1—4）式（1—4）说明电阻应变效应主要取决于它的几何应变（几何效应）和本身特有的导电性能（压阻效应）。
2、测量电路为了将电阻应变式传感器的电阻变化转换成电压或电流信号，在应用中一般采用电桥电路作为其测量电路。
电桥电路具有结构简单、灵敏度高、测量范围宽、线性度好且易实现温度补偿等优点。
基本电路如图1—2（a）、（b）、（c）所示。
（a）单臂（b）半桥（c）全桥图1—2 应变片测量电路（a）、单臂Uo＝U①－U③＝〔(R4＋△R4)／(R4＋△R4＋R3)－R1／(R1＋R2)〕E＝｛〔（R1＋R2）（R4＋△R4）－R1（R3＋R4＋△R4）〕／〔（R3＋R4＋△R4）（R1＋R2）〕｝E 设R1＝R2＝R3＝R4，且△R4／R4＝ΔR／R＜＜1，ΔR／R＝Kε。
则Uo≈(1／4)(△R4／R4)E＝(1／4)(△R／R)E＝(1／4)Kε E(b)、双臂(半桥)同理:Uo≈(1／2)(△R／R)E＝(1／2)Kε E(C)、全桥同理:Uo≈(△R／R)E＝Kε E6、箔式应变片单臂电桥实验原理图图1—3 应变片单臂电桥实验原理图图中R1、R2、R3为350Ω固定电阻，R4为应变片； W1和r组成电桥调平衡网络，供桥电源直流±4V。
实验一_应变片单臂特性实验
实验一应变片单臂特性实验一、实验目的：了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。
二、基本原理：电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。
一种利用电阻材料的应变效应，将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器，此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将变形转换成电阻的变化，再通过测量电路进一步将电阻的改变转换成电压或电流信号输出。
可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。
1、应变片的电阻应变效应所谓电阻应变效应是指具有规则外形的金属导体或半导体材料在外力作用下产生应变而其电阻值也会产生相应地改变，这一物理现象称为“电阻应变效应”。
以圆柱形导体为例：设其长为：L、半径为r、材料的电阻率为ρ时，根据电阻的定义式得（1—1）当导体因某种原因产生应变时，其长度L、截面积A和电阻率ρ的变化为dL、dA、dρ相应的电阻变化为dR。
对式（1—1）全微分得电阻变化率dR/R为：（1—2）式中：dL/L为导体的轴向应变量εL; dr/r为导体的横向应变量εr由材料力学得：εL= - μεr (1—3)式中：μ为材料的泊松比，大多数金属材料的泊松比为0.3----0.5左右；负号表示两者的变化方向相反。
将式（1—3）代入式（1—2）得：（1—4）式（1—4）说明电阻应变效应主要取决于它的几何应变（几何效应）和本身特有的导电性能（压阻效应）。
2、应变灵敏度它是指电阻应变片在单位应变作用下所产生的电阻的相对变化量。
(1)、金属导体的应变灵敏度K：主要取决于其几何效应；可取（1—5）其灵敏度系数为：K=金属导体在受到应变作用时将产生电阻的变化，拉伸时电阻增大，压缩时电阻减小，且与其轴向应变成正比。
金属导体的电阻应变灵敏度一般在2左右。
(2)、半导体的应变灵敏度：主要取决于其压阻效应；dR/R<≈dρ⁄ρ。
应变片实验报告
传感器实验----金属箔式应变片：单臂、半桥、全桥比较【实验目的】了解金属箔式应变片，单臂单桥的工作原理和工作情况。
验证单臂、半桥、全桥的性能及相互之间关系。
【所需单元及部件】直流稳压电源、电桥、差动放大器、双孔悬臂梁称重传感器、砝码、一片应变片、电压/频率表、电源, 重物加在短小的圆盘上。
【旋钮初始位置】直流稳压电源打到±2V 挡，电压/频率表打到2V 挡，差动放大增益最大。
【应变片的工作原理】当金属丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值将发生变化，这种现象称为金属的电阻应变效应。
设有一根长度为L 、截面积为S 、电阻率为ρ的金属丝，在未受力时，原始电阻为 （1-1）当金属电阻丝受到轴向拉力F 作用时，将伸长ΔL ，横截面积相应减小ΔS ，电阻率因晶格变化等因素的影响而改变Δρ，故引起电阻值变化ΔR 。
对式（1－1）全微分，并用相对变化量来表示，则有:ρρ∆+∆-∆=∆S S L L R R （1-2） 【测量电路】应变片测量应变是通过敏感栅的电阻相对变化而得到的。
通常金属电阻应变片灵敏度系数K 很小，机械应变一般在10×10-6～3000×10-6之间，可见，电阻相对变化是很小的。
例如，某传感器弹性元件在额定载荷下产生应变101000⨯=ε-6，应变片的电阻值为Ω120，灵敏度系数K=2,则电阻的相对变化量为⨯⨯==∆10002εK RR10-6=0.002，电阻变化率只有0.2%。
这样小的电阻变化，用一般测量电阻的仪表很难直接测出来，必须用专门的电路来测量这种微弱的电阻变化。
最常用的电路为电桥电路。
（a ）单臂 （b ）半桥 （c ）全桥图1-1 应变电桥直流电桥的电压输出当电桥输出端接有放大器时，由于放大器的输入阻抗很高，所以，可以认为电桥的负载电阻为无穷大，这时电桥以电压的形式输出。
输出电压即为电桥输出端的开路电压，其表达式为U R R R R R R R R U ))((432142310++-=（1-3）设电桥为单臂工作状态，即1R 为应变片，其余桥臂均为固定电阻。
实验力学盖秉政第4章应变片
1 H
1 0.285 0.05
0
p.10
理论力学
第三节 应变片的类型及特点
理论力学
应变片品种繁多，分类方法各异，表4-1中列出几种常见的分类方法以及各种类型应变片的主要特点。
表4-1 各种应变片
分类方法
类型
主要特点
敏感材料
金属电阻应变片 半导体应变片
灵敏系数较低（2左右） 灵敏系数高、频响高。温度稳定性差
敏感栅电阻变化率可表示为:
R R
K仪 仪
K LL
K BB
K (1 LL
K BB
K
)
LL
即有
R K (1 H )
R
LL
式中，H KB / KL , B / L
令
K* K (1 H) , L
则有
R K *
R
L
（4-3）
p.7
理论力学
三、横向效应的影响
理论力学
制造厂在进行标定时给出的灵敏系数，是式（4-3）的 一个约定的特例，即为
/ ( )/
BL
0x
x
0
为厂家在进行标定时标定梁的泊松比。在这种情况下 0
K * K K (1 H)
L
0
（4-4）
如使用的条件和标定时的情况不同，则灵敏系数将不是
K K (1 H)
L
0
而是
K * KL (1 H )
标定时 使用时
p.8
理论力学
三、横向效应的影响
理论力学
敏系数之比，用H代表。
H=横向灵敏系数/纵向灵敏系数=KB/KL
由于应变片的加工工艺和粘贴安装等因素的影响，应
变片的横向效应系数H的实测值与理论值有所不同，H值一
应变片实验
实验一金属箔式应变片――单臂电桥性能实验一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。
二、基本原理：电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：ΔR／R＝Kε式中：ΔR／R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数,ε=ΔL/L为电阻丝长度相对变化。
金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位受力状态变化。
电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态。
对单臂电桥输出电压U o1= EKε/4。
三、需用器件与单元：主机箱(±4V、±15V、电压表)、应变式传感器实验模板、1位数显万用表（自备）。
托盘、砝码、42图1 应变片单臂电桥性能实验安装、接线示意图四、实验步骤：应变传感器实验模板说明：实验模板中的R1、R2、R3、R4为应变片，没有文字标记的5个电阻符号下面是空的，其中4个组成电桥模型是为实验者组成电桥方便而设，图中的粗黑曲线表示连接线。
1、根据图1〔应变式传感器（电子秤传感器）已装于应变传感器模板上。
传感器中4片应变片和加热电阻已连接在实验模板左上方的R1、R2、R3、R4和加热器上。
传感器左下角应变片为R1；右下角为R2；右上角为R3；左上角为R4。
当传感器托盘支点受压时，R1、R3阻值增加，R2、R4阻值减小，可用四位半数显万用进行测量判别。
常态时应变片阻值为350Ω，加热丝电阻值为50Ω左右。
〕安装接线。
2、放大器输出调零：将图1实验模板上放大器的两输入端口引线暂时脱开，再用导线将两输入端短接(V i＝0)；调节放大器的增益电位器R W3大约到中间位置(先逆时针旋到底，再顺时针旋转2圈)；将主机箱电压表的量程切换开关打到2V档，合上主机箱电源开关；调节实验模板放大器的调零电位器R W4，使电压表显示为零。
3、应变片单臂电桥实验：拆去放大器输入端口的短接线，将暂时脱开的引线复原(见图1接线图)。
实验力学-应变片
实验力学-应变电测技术
实验力学-应变电测技术
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6、电阻片的粘贴方法 粘贴电阻片是电测法的重要环节，它直接影响测量精度。 粘贴时，首先必须保证被测表面的清洁、平整、光滑、无 油污、无锈迹。 二、要保证粘贴位臵的准确、并选用专用的粘接剂。 三、应变片引线的焊接和导线的固定要牢靠，以保证测 量时导线不会扯坏应变片。 为满足上述要求，粘贴的大致过程如下： 打磨测量表面→在测量位臵准确画线→清洗测量表面→在 画线位臵上准确地粘贴应变片→焊接导线并牢靠固定。
实验力学-应变电测技术
3、显示和记录装臵： 测应变-电阻应变片 测频率-电阻应变片、拾振器 测振幅-电阻应变片式传感器、拾振器 4、标定系统： 应变 - 采用专用线路， 静态由表头直读 动态由示波器波高显示 上述各部分只是表示电测实验的基本步骤，而对于不同问 题，各测试仪器的配套方法是不同的，要看具体情况决定。
实验力学-应变电测技术
横向效应系数(H): 通常要求应变片的指示应变值只反映构件b表面的应变 片轴线方向上的应变。然而，应变片的敏感栅中除了有纵栅 外，还有圆弧形或直线形的横栅，横栅的电阻变化是由于构 件表面轴向应变和横向应变共同作用的结果，因此应变片具 有横向效应H。
实验力学-应变电测技术
温度效应： 当电阻应变片安装在无外力作用、无约束的构件表面上时，在 温度变化的情况下，它的电阻会发生变化的现象，称为电阻应 变片的温度效应。 温度变化时，应变片敏感栅材料的电阻会发生变化，并且，应 变片和构件都会因温度变化而产生变形，从而使应变片的电阻 值随温度变化而变化。这种温度效应将影响电阻应变片测量构 件表面应变的准确性。通常，将温度效应产生的应变片的电阻 相对变化所对应的应变量，称为热输出。 电阻应变片的温度效应主要取决于敏感栅和构件材料的性能和 温度变化范围。但实际上，它还与基底和粘结剂材料、应变片 制造工艺和使用条件等有关。
实验三--应变片全桥性能实验
实验三应变片全桥性能实验一、实验目的：了解应变片全桥工作特点及性能。
掌握测量方法。
二、基本原理：应变片基本原理参阅实验一。
应变片全桥特性实验原理如图3—1所示。
应变片全桥测量电路中，将应力方向相同的两应变片接入电桥对边，相反的应变片接入电桥邻边。
当应变片初始阻值：R1＝R2＝R3＝R4，其变化值ΔR1＝ΔR2＝ΔR3＝ΔR4时，其桥路输出电压Uo≈(△R／R)E＝KεE。
其输出灵敏度比半桥又提高了一倍，非线性得到改善。
图3—1应变片全桥性能实验接线示意图三、需用器件和单元：主机箱中的±2V～±10V（步进可调）直流稳压电源、±15V直流稳压电源、电压表；应变式传感器实验模板、托盘、砝码。
四、实验步骤：将实验数据填入表3作出实验曲线并进行灵敏度和非线性误差计算。
实验完毕，关闭电源五、实验结果及分析位移（mm）0 -0.5 -1.0 -1.5 -2.0 -2.5 -3.0电压（mv）0 -0.03 -0.07 -0.10 -0.14 -0.17 -0.20位移（mm）-3.5 -4.0 -4.5 -5.0 -5.5电压（mv）-0.23 -0.27 -0.30 -0.34 -0.37位移（mm）0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0电压（mv）0.01 0.05 0.09 0.13 0.18 0.23 0.27位移（mm） 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5电压（mv）0.32 0.36 0.41 0.46 0.51最小二乘法拟合如图所示由此可知灵敏度为0.07935，经计算最大非线性误差为0.039mv，线性度为7.69%。
六、实验心得实验中应变梁的自由端产生负位移后，重新回到位移原点时，其电压值并不为零，这体现了传感器的迟滞。
迟滞误差在本次拟合中修正了。