电阻式应变片的使用方法
应变片使用说明
应变片使用说明应变片是一种用于测量物体应变的传感器。
它可以将物体在受力或形变作用下产生的微小应变转化为电信号，并通过连接到测量仪器或控制系统来进行监测和分析。
应变片在工程领域中具有广泛的应用，可以用于力学测试、结构监测、材料研究等多个领域。
应变片的工作原理是基于电阻应变效应。
当物体受到外力或形变作用时，物体内部的分子结构发生变化，导致物体的长度、形状或体积发生变化，从而引起应变。
应变片的材料通常是金属或半导体材料，其中包含有导电性能的金属栅格或电阻。
当应变片受到应变时，金属栅格或电阻的形状或长度也会发生微小的变化，进而导致电阻值的变化。
为了测量应变片的应变，需要将其粘贴或安装在待测物体的表面上。
应变片通常通过背面涂覆有粘合剂的背衬纸来固定在被测物体上。
在安装过程中，需要注意确保应变片与被测物体的表面充分贴合，以保证应变片能够准确感知到物体的微小应变。
此外，还需要防止外界环境对应变片的影响，例如温度变化或湿度变化可能引起应变片的漂移，因此需要采取相应的措施进行校准和补偿。
应变片的输出信号是一个电阻值，可以通过连接电桥电路或测量仪器来读取和记录。
为了提高测量的准确性和稳定性，通常会使用电桥电路来对应变片进行电信号调理。
电桥电路通常由多个电阻和电源组成，通过调节电桥电路的供电电压和电阻值，可以使得应变片的输出信号在一定范围内进行线性转换和放大，以便于后续的数据处理和分析。
应变片的精度和灵敏度是衡量其性能的重要指标。
精度指的是应变片输出信号与实际应变之间的误差，而灵敏度则表示应变片输出信号对应变的响应程度。
不同应用场景对应变片的要求不同，有些需要高精度的测量，有些则需要高灵敏度的监测。
因此，在选择应变片时需要根据具体的应用需求进行合理选择，并进行适当的校准和调试。
总的来说，应变片是一种常用的测量和监测工具，可以将物体的微小应变转化为电信号进行测量和分析。
通过合理选择和使用应变片，可以实现对物体应变的准确监测，为工程领域的结构设计、性能评估和故障诊断提供重要的支持。
电阻式应变片的使用方法
电阻式应变片的使用方法1.准备工作：-确定需要测量的物体和测量点。
-清洁测量表面，确保无杂质和污染物。
2.粘贴应变片：-将电阻式应变片取出，并将其粘贴到需要测量的物体上。
-使用专用的应变片胶水将其粘贴在测量点上，确保胶水均匀涂抹。
3.连接导线：-在应变片的金属连接脚上焊接导线。
确保焊接过程中温度不过高，并避免损坏应变片。
-导线的长度和材料的选择要考虑到应变片所处的工作环境和测量设备的需求。
4.校准：-电阻式应变片在安装之前需要进行校准。
校准的目的是将应变片的电阻和受力之间的关系建立起来。
-一般可以使用标准校准装置对电阻式应变片进行校准，以获得准确的应变测量结果。
5.应变测量：-将导线连接到测量设备上。
-使用多用途测试仪或专用应变测量设备测量电阻式应变片的电阻变化。
可以通过测量电阻值的改变来计算应变。
6.结果分析：-将测量结果转化为实际应变值，可以使用应变片的灵敏度和标定系数来计算。
-对测量结果进行分析和解读，可以通过计算应变分布和应力分析来获得更多有关物体受力情况的信息。
7.数据处理：-将测量数据记录下来，保留原始数据和分析结果。
-可以使用计算机软件进行数据处理和图像分析，以得到更全面的结果。
8.存储和维护：-定期对电阻式应变片进行检查和维护，确保其工作正常。
-将使用过的电阻式应变片妥善存放，避免受到压力和环境影响，以保持其性能和准确性。
总结：电阻式应变片的使用方法主要包括准备工作、粘贴应变片、连接导线、校准、应变测量、结果分析、数据处理和存储维护等步骤。
通过正确使用电阻式应变片，可以准确测量物体的应变，为工程设计和结构分析提供重要的数据支持。
2电阻式_应变片
2、电阻应变片的结构和工作原理 1)基本结构（丝绕式）
引线
覆盖层 基片
金属丝绕制成敏感栅，敏感应
变的变化；基底用来固定敏感栅， 同时还有绝缘作用；覆盖层主要 起保护作用。敏感栅焊接引出线 用以和外接导线相连。
l 电 阻 丝式 敏 感 栅
b
2)灵敏系数 灵敏系数就是单位应变所能引起的电阻的相对变化。
在外力作用下，电阻丝的电阻变化为
R l A l 2r 2 ' RlAl r
电阻丝的轴向应变 l
l
横向应变 ' r
r
在弹性范围内金属的轴向应变ε与横向应变ε＇成正比，即有： μ＝－ε＇/ε；称μ为泊松比或横向变形系数。有：
～ U
U&O
1 4
Z1 U(a&) Z1 B
C1
C2
R1
R2
2）电桥A调平法
C
电阻调平法、C电3 容C调4 平法
Uo
R3
R4
～ U
(c)
B
R1
R2
R5
A
C Uo
R3
R6 R4
D
～ U
(b)
B
R1
C R2
A
R
C Uo
R3
R4
～ U
(d)
（四）应用举例
电阻应变片除可测量试件应力之外，还可制造成各种应变 式传感器用于测量力、荷重、扭矩、加速度、位移、压力等多 种物理量。
第3章 应变片式电阻传感器
3.1 电阻应变片的工作原理
1 2
3
12 3
a) 丝式
b) 箔式
1、金属的应变效应 金属丝的电阻随着它所受的机械变形（拉伸或压缩）的大小
电阻应变片式传感器及应用
S
L
L L 2 S S S
L 应变： L 引入两个概念 D D 泊松比： L L
R L S R L S
2DD S S 4 4 S D 2 S D
R1 U U R1 1 2 R R1 2 4 R 1 R1 2R
R R1 1 1 R1 1 2R R1 0 2R
U o
U R1 4 R
以上说明：单臂工作时，输出电压与应变片电阻变化率之间是近
似的线性关系，实际上是非线性关系。这会带来非线性误差。
压阻式固态压力传感器
利用扩散工艺制作的四个 半导体应变电阻处于同一硅片 上，工艺一致性好，灵敏度相 等，漂移抵消，迟滞、蠕变非 常小，动态响应快。
压阻式固态压力传感器的隔离、承压膜片
隔离、承压膜片 可以将腐蚀性的气体、 液体与硅膜片 隔离开 来。
p 压阻式固态 压力传感器
内部结构
信号处 理电路
导体的电阻随着机械变形而发生变化的现象， 称为电阻应变效应
金属应变片有:丝式和箔式 优点:稳定性和温度特性好. 缺点:灵敏度系数小.
应变效应：
受外力F作用 应力 L，S， R
dR dL L d L dS 对R按应力 求全微分得： 2 d S d S d S d
r r t t 若半导体只沿纵向受应 力，则 r E 式中： r t 纵向、横向压阻系数 E 半导体弹性模数
R (1 2 r E ) r E R
r t 纵向、横向应力 纵向应变
' ' R1' R1 1，R2 R2 1，R3' R3 1，R4 R4 1，
应变片贴法注意事项
应变计粘贴、连接、防护方法简述在电阻的各种安装方法中，粘贴法应用最多。
应变计粘贴质量的好坏，是决定应变测试成功与否的关键因素之一，因此，粘贴时必须严格按照粘贴的工艺流程进行操作。
一、应变计粘贴和防护的工艺流程：（1）应变计选择→（2）胶粘剂选择→（3）构件打磨→（4）表面清洗→（5）画线定位→（6）应变计清洗→（7）涂敷底胶→（8）应变计粘贴→（9）加热固化→（10）贴片质量检查→（11）引线连接→（12）质量检查→（13）常温及温度性能补偿→（14）质量检查→（15）性能测试→（16）防护处理。
二、应变计粘贴工艺方法使用不同粘结剂粘贴应变计的工艺是有差异的，这里我们只对其中的一些共同性的内容加以介绍。
（1）应变计的准备应变计的准备是指应变计的选择、应变计检查和应变计表面处理。
应变计的选择我们在前面已经做了专门介绍，这里仅介绍其它两方面的内容。
a.应变计检查：包括外观检查和阻值检查外观检查主要看基底和盖层有否破损，敏感栅有否锈斑，引线有无折断的危险，敏感栅排列是否整齐，有无短路、缺口、断栅、划伤和变形，基底是否有气泡、皱折、坑点存在。
测量电阻应该精确到0.1Ω。
b.应变计表面处理应变计在使用前，要用脱脂棉浸无水乙醇擦洗，注意两面都要清洗，对没有盖层的应变计，要顺着敏感栅的方向轻轻擦洗，洗净后用红外线灯或其它烘干装置烘干备用。
（2）粘贴表面的处理为了使应变计粘贴牢固，需要对粘贴表面进行机械、化学处理、处理范围约为应变计面积的3-5倍。
首先除去油污、锈斑、氧化膜、镀层、涂料等，根据试件材料选用粒度为220-400#的砂纸进行打磨，并打出与贴片方向呈45°角的交叉条纹，然后用浸有丁酮或丙酮的脱脂棉球清洗打磨部位，并用无水乙醇清洗至棉球上不见任何污渍为止。
注意，擦洗时要沿单一方向进行，不要来回交替擦拭。
清洗干净的表面要避免再次污染（如用嘴吹气）及手触摸，待溶剂挥发表面完全干燥后立刻贴片。
为保证应变计粘贴位置的准确，可用无油圆珠笔芯或划针在贴片部位轻轻划出定位线。
《工程测试技术》第五章电阻应变片
U0
R R
UI
1 4
U I S ( 1 2 3 4 )
Uo
R0 R0
UI
传感器与测试技术
第5章 电阻应变式传感器
电桥的工作特性:
1）不同的接桥方式具有不同的电桥灵敏度，尽量采 用半桥双臂或全桥方式。
①提高灵敏度——半桥双臂或全桥联接 相对桥臂：同极性 相邻桥臂：反极性 ②实现温度补偿——全桥自动补偿 半桥双臂：邻臂(同一温度场) ③消除非测量载荷的干扰影响
传感器与测试技术
第5章 电阻应变式传感器
测量用应变片
1 1 p 1M ; 3 3 p 3M ;
2 0; 4 0;
传感器与测试技术
第5章 电阻应变式传感器
电阻应变片
传感器与测试技术
第5章 电阻应变式传感器
电阻应变片的选择、粘贴技术 1）目测电阻应变片有无折痕、断丝 等缺陷，有缺陷的应变片不能粘贴。 2）用数字万用表测量应变片电阻值大小。同一电桥 中各应变片之间阻值相差不得大于0.5欧姆。
3）试件表面处理：贴片处用细纱纸打磨干净，用 酒精棉球反复擦洗贴处，直到棉球无黑迹为止。
又 1M 3 M ; 总 1 p 3 p 2
U 0 1 4 U IS 总 1 2
p
U IS p
补偿用应变片
测量P消除M的影响
传感器与测试技术
第5章 电阻应变式传感器
2、温度误差及补偿
温度误差——附加应变 1)电阻温度效应
R R t
对半导体材料，压阻效应为主：
dR R
被测量
电阻应变式传感器的工作原理及应用
成本较高
电阻应变式传感器的制造成本 较高，价格相对较贵。
对激励电源要求高
电阻应变式传感器需要稳定的 激励电源，对电源的要求较高
。
05 发展趋势与展望
技术创新与改进
微型化
随着微电子和纳米技术的发展， 电阻应变式传感器正朝着微型化 方向发展，以提高测量精度和灵
敏度。
智能化
集成化、智能化的传感器已成为趋 势，通过与微处理器和算法结合， 实现自校准、自补偿和自适应等功 能。
电阻应变片的结构与工作原理
01 基底
02 敏感栅
03 引线
04 盖片
05 工作原理
支撑电阻丝并传递应力的 介质。
由金属丝或金属箔制成的 敏感元件，用于感受形变 并产生电阻变化。
连接敏感栅与测量电路的 导线。
保护敏感栅和引线的覆盖 层。
当被测物体受到外力作用 时，粘贴在其上的电阻应 变片会随之产生形变，导 致敏感栅的电阻值发生变 化。通过测量电路可以测 量出电阻值的变化，从而 推算出受力的大小。
传感器简介
电阻应变式传感器由敏感元件、转换元件和测量电路组成， 其中敏感元件负责感知被测量的变化，转换元件将敏感元件 输出的应变信号转换为电信号，测量电路则对电信号进行测 量和输出。
电阻应变式传感器的敏感元件通常采用金属箔、金属丝等材 料，当受到外力作用时，这些材料会发生形变，导致其电阻 值发生变化，从而输出相应的电信号。
多功能化
为了满足复杂环境下的测量需求， 电阻应变式传感器正朝着多功能化 方向发展，如压力、温度、湿度等 多参数测量。
应用领域的拓展
医疗健康
01
用于监测生理参数，如血压、心电等，为医疗诊断和治疗提供
支持。
智能制造
电阻应变片粘贴方法与引线连接技术
电阻应变片粘贴方法与引线连接技术0 引言焊接技术越来越多的应用于生产生活的各个方面，已经成为现代制造的重要方法。
然而随着焊接技术的发展，人们对于焊接成型过程中精细控制要求越来越高。
焊缝中的应力状况决定着随后工件的使用寿命，但国内对于焊缝内部应力分布情况讨论的不是很清楚，在理论上也存在着各种分歧。
对于掌握焊缝中应力分布，甚至是焊缝成型过程应力实时变化显得十分重要。
本文将结合实际盲孔法测应力实验出现的若干状况，讨论和分析应变片的选取、处理、粘贴和引线连接方法。
1 盲孔法测应力中电阻应变片的选择及预处理在盲孔法测应力的过程中，失败往往在应变片。
应变片本身脆、薄，稍不注意就会折断。
在做实验的过程中，需要不断地用欧姆表测试其电阻，保证应变片良好有效。
在挑选应变片就要格外细心，若在试验后期发现问题，整个实验基本前功尽弃，需要把应变片拿小刀刮去，再用丙酮擦拭，重新贴片。
1.1 应变片的选择市面上销售的应变片种类繁多，在实验之前应根据实验的特点与需要选择具备与之匹配特性及结构的应变片。
常用金属应变片的具有如下特性：1.1.1 灵敏系数灵敏系数是应变片粘贴于试样表面，当有与其轴线方向平行的单向应力作用其上时，应变片阻值的相对变化与试样表面上应变片粘贴区域轴向应变之比。
由于应变栅具有横向效应与基片层变形传递失真的原因，电阻应变片的灵敏系数k 恒小于电阻丝的灵敏度k；1.1.2 横向效应无论是丝绕式、短接式还是箔片式应变片，其内部应变栅均有若干纵横交叉连接的金属丝或箔片组成。
当应变片轴向受拉应力并产生应变式，轴向金属丝或箔的电阻将增加，但在垂直于轴向方向上的微段金属丝或箔产生负的压应变，按泊松关系，该段电阻减小。
所以，同样长度的金属丝或箔制成应变片后，在相同的相对应变下灵敏系数降低。
1.1.3 零漂和蠕变应变片粘贴在试样表面之后，在温度保持恒定切不加载应变的情况下，其电阻随时间变化而变化的特性，称为应变片的零漂。
而在温度保持恒定，使其承受恒定的机械应变，其电阻值随时间而变化的特性，称为应变片的蠕变。
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三. 应变仪电桥原理
R1 R3 − R2 R4 Ui = (R + R )(R + R ) U 0 2 3 4 1
∆l/ l =∝∆T
∆ R/ R=γ ∆T
The effect of gauge grid, base material elongation and resistivity changes may be combined to give.:
∆R = S g (β − ∝ )∆T + γ∆T R ∆T
矽普电子 一百电的淘宝店/ 电子技术QQ群：83701374 ຫໍສະໝຸດ 电阻应变计基本原理与 使用方法
口口口口口口口口口口
1
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R1两端的电压降为：
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2．环氧树脂粘结剂
这种粘结剂是以环氧树脂为粘料，加入适量的固 化剂、增塑剂而成。环氧树脂是含有环氧基的线型高 分子化合物，加入固化剂后形成体型结构，具有很强 的粘结力。这种粘结剂具有绝缘电阻高、防水、耐油、 耐化学药品以及固化不收缩，不会造成应变计残余应 力等优点。虽然性脆，但加入适量的增塑剂可提高韧 性。
电阻应变测量技术
机械量 电阻应变片 电量 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。 µε
大应变 3、测量应变的范围广。 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 注意： 1、只能测量构件表面的应变。 2、应变片的测量值反映的是敏感栅下所覆盖面积下的平均值。 3、是局部测量。 （逐点测量） 全场测量：光弹性法。
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贴片质量检查
贴片质量检查包括外观检查、电阻和绝缘电阻 测量。外观检查主要观察贴片方位是否正确，应 变计有无损伤，粘贴是否牢固和有无气泡等。测 量电阻值可以检查有无断路、短路。绝缘电阻是 最重要的受检指标。绝缘好坏取决于应变计的基 底，粘贴不良或固化不充分的应变计往往绝缘电 阻低。
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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。
灵敏系数
dR dρ dL = + (1 + 2 µ ) R ρ L ∆R R K= εx
dρ K 0 = (1 + 2 µ ) + ε ρ
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2.
Temperature Compensation
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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。 粘贴好的应变计应保证位置准确，粘结牢固、 胶层均匀、无气泡和整洁干净。
一.电阻应变片简述
电阻应变片是由Φ=0.02-0.05mm的康 铜丝或镍铬丝绕成栅状(或用很薄的金属 箔腐蚀成栅状)夹在两层绝缘薄片中(基底) 制成。 用镀银铜线与应变片丝栅连接， 作为电阻片引线。
2
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导线的焊接与固定
粘结剂初步固化后，即可进行焊线。常温 静态测量可使用双芯多股铜质塑料线作导线， 动态测量应使用三芯或四芯屏蔽电缆作导线。 应变计和导线间的连接最好通过接线端 子，焊点应确保无虚焊。导线最好与试件绑扎 固定，导线两端应根据测点的编号作好标记。
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应变测量系统框图
数字式静态应变仪 电阻应变仪 应变片 动态应变仪 数据采集器 记录设备 示波器 光线振子示波器 毫伏表 磁带记录仪 X-Y记录仪
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实验时，将应变片粘贴在试件表面需 测应变的点处和方向上，当该点沿 应变片方向产生应变ε时，应变片也 随之变形，致使应变片的电阻值产 生一个变化量ΔR。
电阻应变计
5
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箔式应变片的优点：
b b b b b
1、尺寸精确，线条均匀，灵敏系数、电阻值离散小。 2、横向效应小，粘结面积大，粘贴牢固，散热性好。 3、光刻腐蚀可制成各种应变花及小标距应变片。 4、耐潮湿，绝缘性好，蠕变及机械滞后小。 5、便于成批生产，质量好，成品率高。
粘贴技术
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应变计的粘贴工艺应变计粘结剂
1．氰基丙烯酸脂粘结剂
牌号为501、502、504和661等的粘结荆均属此类型。 这是一种化学反应型粘结剂。
3
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电阻应变计
丝栅
焊点
基底
引线
4
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15
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构件表面处理
对于钢铁等金属构件，首先是清除表面油漆、氧 化层和污垢；然后磨平或锉平，并用细砂布磨光。通 常称此工艺为“打磨”。打磨光洁度应达▽5左右。对非 常光滑的构件，则需用细砂布沿45°方向交叉磨出一些 纹路，以增强粘结力。打磨面积约为应变计面积的5倍 左右。打磨完毕后，用划针轻轻划出贴片的准确方位。 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。
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二.电阻应变效应
K：应变片的灵敏系数。
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This may be minimized by letting β=α and using materials with a low value of γ
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Ambient temperature changes affect the performance characteristics of the gauge in the following ways. - strain sensitivity of the metal alloy changes. - grid elongation/ contraction governed by - component elongation/ contraction. (base metal) - Resistivity changes governed by
应变片的粘贴技术和防护
（一）应变片的筛选 1、外观检查 2、测量应变片的初始电阻值 （二）构件表面处理 （三）贴片 （四）固化 （五）导线焊接与固定 接线端子 （六）粘贴质量检查 （七）应变片的防潮保护
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温度补偿片
在实验中,如果温度发生变化, 应变片的阻值将 随之改变, 故测量结果中也将包括温度改变引起 的虚假应变。 为了消除温度的影响，常采用补偿片法。即在 与被测试件材料相同的另一试块上，粘贴上与工 作片型号相同的电阻片，并放置在与被测试件相 同的环境下，且不受力。
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应变计的粘贴工艺
应变计的粘贴工艺包括： 1、构件测点部位的表面处理； 2、应变计的粘贴、固化； 3、导线的焊接； 4、应变计和引线的防护以及贴片质量检 查等。 这是电测技术中的一个关键环节，其 中任何一道工序的质量未能保证，都将直 接影响测试结果。
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应变计及导线的防护
应变计受潮会降低绝缘电阻和粘结强度，严重 时会使敏感栅锈蚀；酸，碱及油类浸入甚至会 改变基底和粘结剂的物理性能。 为了防止大气中游离水分和雨水、露水的 浸入，在特殊环境下防止酸、碱、油等杂质侵 入，对已充分干燥、固化，并已焊好导线的应 变计，应立即涂上防护层。 常用室温防护剂有： 1．凡士林；2．蜂蜡；3．石蜡，炮油和松香 混合物；4．环氧树脂 20
If
or
K= ∆R εx R
R1 R3 = R2 R4 Then E = 0
R1 R2 = R4 R3 i.e. A balanced bridge
R 1 R2 ∆U i = U 0 2 (R1 + R2 )
∆R1 ∆R2 ∆R3 ∆R4 − + − R2 R3 R4 R1