第3章电阻式传感器
电阻式传感器
3.1 工作原理 3.2 特性分析 3.3 电阻应变片的温度误差及补偿 3.4 电阻应变片的测量电路 - 电桥
导学表
3.1 工作原理
应变 物体在外部压力或拉力作用下发生形变的现象
弹性应变 当外力去除后，物体能够完全恢复其尺寸和形状的应变
弹性元件 具有弹性应变特性的物体
可见：电桥的输出电压Uo仅与被测试件的应变ε有关，而与环境温度无关。
注意补偿条件
① 在应变片工作过程中，保证R3=R4。 ② R1和R2两个应变片应具有相同的电阻温度系数α、线膨胀系数β、应 变灵敏度系数K和初始电阻值R0。 ③ 粘贴补偿片的补偿块材料和粘贴工作片的被测试件材料必须一样， 两者线膨胀系数相同。 ④ 两应变片应处于同一温度场。
分析：当半导体应变片受轴向力作用时 半导体应变片的电阻率相对变化量与所受的应变力有关：
E 式中：
π——半导体材料的压阻系数; σ——半导体材料的所受应变力; E——半导体材料的弹性模量; ε——半导体材料的应变。
弹性模量： 单向应力状态下 应力除以该方向的应变。
应变成正比，即K为常数。
3.1.2 电阻应变片种类
常用的电阻应变片有两种： 金属电阻应变片 半导体应变片
金属电阻应变片
电阻丝
衬底
蚀刻箔片 衬底
(a)丝式
引出导线
1 2
(b)箔式
K 1 2
灵敏度取决于尺寸变化（应变效应为主）
半导体应变片
1 2
A
受外力作用伸长，长度增加，截面积减少，电阻值会增大。 受外力作用压缩，长度减小，截面增加，电阻值会减小。 电阻率增大，电阻值会增大 电阻率减小，电阻值会减小
chapter3 常用传感器和敏感元件new
敏感元件 转换元件 RLC 基本转换电路
电量
第3章 常用传感器和敏感元件
例：压力传感器：
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基本转 换电路
电感线圈 磁芯
转换元件
大 气 压 输入P 被测量
敏感元件 转换元件
膜盒
敏感元件
壳体 RLC 基本转换电路
电量
第3章 常用传感器和敏感元件
兰州理工大学机电工程学院
3. 传感器的分类
1)按被测物理量分类 常见的被测物理量 机械量:长度,厚度,位移,速度,加速度 , 旋转角,转数,质量,重量,力, 压力,真空度,力矩,风速,流速 , 流量; 声: 声压,噪声. 磁: 磁通,磁场. 温度: 温度,热量,比热.
第3章 常用传感器和敏感元件 2)按工作的物理基础分类:
电阻应变片工作原理是基于金属导体的应变效 应，即金属导体在外力作用下发生机械变形时，其 电阻值随着所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发 生变化象。
3.3.1 电阻式传感器
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1) 工作原理
金属应变片的电阻R为
R l / A
l
上述任何一个参数变换均会引起电阻变化,求导数
案例：桥梁固有频率测量
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案例：电子称
原理 将物品重量通过悬臂梁转化结 构变形再通过应变片转化为电 量输出。
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案例：冲床生产记数 和生产过程监测
兰州理工大学机电工程学院
案例：机器人握力测量
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案例：振动式地音入侵探测器 适合于金库、仓库、古建筑的防范，挖墙、打 洞、爆破等破坏行为均可及时发现。
代入
第3章电阻应变片式传感器..
温度补偿的实现：当温度升高或降低Δt=t-t0时，两个应变片因温 度而引起的电阻变化量相等，电桥仍处于平衡状态， 即
图3.2 丝式和箔式两种形式的电阻应变片
当电阻丝受到轴向的拉力F作用时，将伸长Δl，横截面 积相应减小ΔA，电阻率因材料晶格发生变形等因素影 响而改变了Δρ，从而引起了电阻值的变化，对式（3.1） 全微分，得：则相对变化量为
⑴
⑵
称为金属电阻丝的轴向应变，简称应变。 称为金属电阻丝的径向应变。
根据材料力学性质，在弹性范围内，当金属丝受 到轴向的拉力时，将沿轴向伸长，沿径向缩短。轴 向应变和径向应变的关系可以表示为
第3章 电阻应变片式传感器
本章主要内容
3.1 应变片的基本结构与工作原理
3.2 电阻应变片测量电路
3.3 电阻应变片的温度误差及补偿 3.4 电阻应变片式传感器的应用
本章教学要求及重点、难点
教学要求 ► 了解应变片的基本结构、分类、特性参数； ► 掌握电阻应变效应及电阻应变片的测量原理； ► 掌握电阻应变片的测量电路－桥路的三种形式。 ► 了解测量电路的补偿方法 ► 了解压阻效应及压阻式传感器的工作原理 ► 了解电阻应变式传感器的应用。
3.2
一.
。
图3.5 直流电桥和交流电桥
二. 应变片测量直流电桥 若将组成桥臂的一个或几个电阻换成电阻应变片， 就构成了应变片测量的直流电桥。根据接入电阻应变 片的数量及电路组成不同，应变片测量电桥可分为如 下三种形式：单臂、半桥、全桥。 1. 直流电桥的平衡条件 在图3.5所示的直流电桥中，大部分电阻应变式传 感器的电桥输出端与直流放大器相连，由于直流放大 器输入电阻远大于电桥电阻，当RL→∞时，电桥输出 电压为
当E值确定后，n取何值时才能使KU最高？ 由dKU/dn = 0，求KU的最大值 求得当n=1时，KU为最大值。即在供桥电压E确定后， 当R1=R2=R3=R4=R时，电桥电压灵敏度最高， 此时有
第3次课电阻式传感器之一
第3次课2学时上次课复习：上次课讲述了掌握传感器的静态特性和动态特性；传感器的静态标定方法等。
重点掌握静态特性性能指标：灵敏度、线性度、迟滞、重复性、漂移等。
本次课题（或教材章节题目）：第 3 章应变式传感器（教材）3.1 工作原理3.2 应变片的种类3.3 电阻应变片的特性教学要求：掌握应变片的工作原理；了解应变片的种类；掌握电阻应变片的特性。
重点：电阻应变片的工作原理、以及其特性难点：电阻应变片的特性教学手段及教具：多媒体课件讲授讲授内容及时间分配：3.1 工作原理25 分钟3.2 应变片的种类20 分钟3.3 应变片的特性45 分钟课后作业P61： 3-1、3-2郁有文，常健等. 传感器原理及工程应用. 西安：西安电子科技大学出版社，2003. 参考资料金发庆 . 传感器技术及应用.北京：机械工业出版社，2004.陈杰，黄鸿著．传感器与检测技术．北京：高等教育出版社，2002 ．注：本页为每次课教案首页3电阻式传感器电阻式传感器是目前在非电量测量技术中应用最广、最成熟和最重要的传感器之一。
它的基本工作原理是将物理量的变化转换为敏感元件应力的变化致使电阻阻值改变，再通过转换电路变为相应的电信号输出，从而达到电测量的目的。
根据所用敏感材料的差别，又可将其分为金属应变式传感器（电阻应变片式）、半导体压阻式传感器和热电阻传感器。
3.1 金属应变式传感器金属应变式传感器的核心元件是电阻应变片和弹性敏感元件。
要了解金属应变式传感器的工作原理，应了解这两种元件的原理、结构和特性等。
3.1.1 应变片的工作原理应变片是应变式传感器的核心元件，它也可以直接用于应变测量。
用应变片来测量机械应变时，其作用是将应变转换成电阻的变化。
当试件受力变形时，贴在试件上的应变片也随着变形，此时应变片的电阻值也将随着发生变化。
由于机械应变与电阻变化之间存在着一定的比例关系，因此测出应变片的电阻变化量，就可得出被测试件的应变大小。
第3章 电阻应变式传感器
一个是由电阻丝几何尺寸引起的；另一个由电阻丝电 阻率引起的。对金属电阻丝来讲后一项数值很小，可 以忽略不计，则上式简化为：
dR ≈ (1+ 2µ)ε R 上式表明了电阻相对变化率与应变成正比。比 值S一般称为电阻应变片的应变系数或灵敏度
dR S = R =1+ 2µ dR = Sε R
ε
(二)金属电阻应变片的结构及参数
1. 结构形式
金属电阻应变片有丝式和箔式两种。都是 由敏感栅、基底、粘结剂和引线等组成。
1. 结构形式
1. 结构形式
1) 敏感栅 敏感栅用来感受应变并转换为电阻的变化。 金属丝电阻应变片的敏感栅由具有高电阻 率的金属丝(康铜或镍铬合金等，直径 0.015~0.05mm左右)绕成。
∵
∆R = SRε
2. 金属应变片的主要参数
2. 金属应变片的主要参数
i. 基长l 基长l 基宽b ii. 基宽b iii.电阻值 电阻值R iii. 电阻值R 灵敏度S iv. 灵敏度S v. 允许电流
二、应变片的测量电路
测量过程 力、压力 敏感元件 应变变化 应变片 电阻变化 电阻应变仪 电压或电流的变化 并显示和记录 按 激 励 电 压 性 质
讨论
3) 电桥联接的规律 电阻变化符号相反的联入相邻臂中 电阻变化符号相同的联入相对臂中 4) 桥臂电阻数与输出之关系
∆R ∵U0 ∝ R
2∆R ∆R ∴ = ∝U0 2R R
单纯的增加桥臂电阻数不会增加输出， 单纯的增加桥臂电阻数不会增加输出，但 可以起平均作用及消除干扰的作用 起平均作用及消除干扰的作用。 可以起平均作用及消除干扰的作用。
按能量关 系分类
按输出信号 分类
传感器的命名
××
第3章 电阻式传感器原理及其应用
3.1 电阻应变式传感器
3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4 3.1.5 传感器的工作原理 电阻应变片的结构和分类 电阻应变式传感器的测量电路 电阻应变式的粘贴 电阻应变式传感器的应用
3.2 压阻式传感器
3.2.1 压阻式传感器的结构 3.2.2 压阻式传感器的工作原理 3.2.3 压阻式传感器的应用
金属箔式电阻应变片的结构 它的敏感栅是通过光刻、腐蚀等工艺制成。 它的敏感栅是通过光刻、腐蚀等工艺制成。将合金 先轧成厚度为0.002mm~0.01mm的箔材，经过热 的箔材， 先轧成厚度为 的箔材 处理后在一面图刷一层0.03~0.05mm厚的树脂胶， 厚的树脂胶， 处理后在一面图刷一层 厚的树脂胶 再经聚合固化形成基底。 再经聚合固化形成基底。 在另一面经照相制版、光刻、 在另一面经照相制版、光刻、腐蚀等工艺制成敏感 焊上引线， 栅，焊上引线，并涂上与基底相同的树脂胶作为覆 盖片。 盖片。
若 接入的两个应变片对于电源输入端对称， 接入的两个应变片对于电源输入端对称，且满足两 个应变片在工作时所产生的电阻增量大小相等符号 相反时，电桥的输出电压变化为： 相反时概述
电阻式传感器是利用一定的方式将被测量的变化 电阻式传感器是利用一定的方式将被测量的变化 转化为敏感元件电阻参数的变化， 转化为敏感元件电阻参数的变化，再通过电路转变成 电压或电流信号的输出，从而实现非电量的测量。 电压或电流信号的输出，从而实现非电量的测量。 可用于各种机械量和热工量的检测， 可用于各种机械量和热工量的检测，如用来测量 压力、位移、应变、速度、加速度、 力、压力、位移、应变、速度、加速度、温度和湿度 它结构简单，性能稳定，成本低廉， 等。它结构简单，性能稳定，成本低廉，在许多行业 得到了广泛应用。 得到了广泛应用。 由于构成电阻的材料及种类很多， 由于构成电阻的材料及种类很多，引起电阻变化 的物理原因也很多， 的物理原因也很多，这就构成了各种各样的电阻式传 感元件以及由这些元件构成的电阻式传感器。 感元件以及由这些元件构成的电阻式传感器。
《传感器与检测技术胡向东第》习题解答
答：相敏检测电路原理是通过鉴别相位来辨别位移的方向，即差分变压器输出的调幅波经相敏检波后，便能输出既反映位移大小，又反映位移极性的测量信号。经过相敏检波电路，正位移输出正电压，负位移输出负电压，电压值的大小表明位移的大小，电压的正负表明位移的方向。
y代表水银柱高（mm）, x代表输入温度（℃）。求该温度计的时间常数及灵敏度。
解：一阶传感器的微分方程为
式中τ——传感器的时间常数；
——传感器的灵敏度。
∴对照玻璃水银温度计特性的微分方程和一阶传感器特性的通用微分方程，有该温度计的时间常数为2s，灵敏度为1。
→∞时，输出为100mv。试求该传感器的时间常数。
②霍尔电势
霍尔电势与霍尔电场E、载流导体或半导体的宽度b、载流导体或半导体的厚度d、电子平均运动速度v、磁场感应强度B、电流I有关。
③霍尔传感器的灵敏度 。
为了提高霍尔传感器的灵敏度，霍尔元件常制成薄片形状。又霍尔元件的灵敏度与载流子浓度成反比，所以可采用自由电子浓度较低的材料作霍尔元件。
解： ，
∴ ，
∴τ
解： ，
，
解：当 时共振，则
所以：
ω)和相位差φ(ω)各为多少？
解：二阶传感器的频率响应特性：
幅频特性：
相频特性：
∴当f=600Hz时，
，
；
当f=400Hz时，
。
第3章电阻式传感器
答：常用的电阻应变片有两种：金属电阻应变片和半导体电阻应变片。金属电阻应变片的工作原理是主要基于应变效应导致其材料几何尺寸的变化；半导体电阻应变片的工作原理是主要基于半导体材料的压阻效应。
机械工程测试技术基础张军第三章2
被测机械量——电感量（互感量） 分类：自感型——（可变磁阻式、电涡流式) 互感型——（差动变压器式） 变换原理：基于电磁感应
一、可变磁阻式电感传感器
工作原理 ： 由电工学知，线圈自感量L为
W——线圈匝数 Rm ——磁路总磁阻
如果空气隙δ较小，而且不考虑磁路的铁损时，总磁阻
测量电路
§3-6 压电式传感器
被测机械量——压电敏感元件的电荷输出
一、压电材料与压电效应
压电效应
正压电效应：某些晶体在其表面施加力，不仅几何尺寸发生变化，而且内部极化，在其表面出现电荷，形成电场；当外力消失时，材料重新回复到原来状态，这种现象成为正压电效应。 逆压电效应：将这些晶体置于电场中，其几何尺寸也发生变化，这种由于外电场作用导致物质的机械变形的现象，称为逆压电效应，或称为电致伸缩效应。
六、应用
正压电效应测力（加速度、扭矩） 逆压电效应振动送料器、执行器
加速度计
力传感器
YDS-78Ⅰ型石英压电传感器 测力范围：5000N 分辨率：0.01N 线性误差：<±1% 电荷灵敏度：3.8～4.2pc/N 绝缘电阻：>5×1013Ω 固有频率：50KHz 工作温度：-60～+140℃ 重量：10克 尺寸：ф18mm×7mm 获省科技成果一等奖
工作原理：电涡流现象： 金属板置于一只线圈附近，相互距离为δ。当线圈中有一高频交变电流I通过时，便产生磁通φ1。此交变磁通通过邻近的金属板，金属板上便产生感应电流i1。这种涡电流也将产生交变磁通φ1。根据楞次定律，涡电流的交变磁场与线圈的磁场变化方向相反，φ1总是抵抗φ的变化。由于涡流磁场的作用使原线圈的等效阻抗Z发生变化，变化程度与距离δ有关。
电阻式传感器
结构简单
电阻式传感器的特点： 输出精度较高
线性和稳定性好
2
第3章 电阻式传感器
电阻式传感器的分类
1．变阻器式传感器 敏感元件：弹性敏感元件 转换元件 ：电位器 特点：结构简单、价格便宜、输出信号功率大， 主要用于测量变量变化较大的场合。
２．电阻应变式传感器 敏感元件：弹性敏感元件 转换元件 ：电阻应变片 特点：用于测量变化量相对较小的场合，其灵敏度较高。
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。
28
第3章 电阻式传感器
三、电阻应变片的特性
2．应变片的灵敏系数
V
V
无量纲！
12
第3章 电阻式传感器
3 .剪应变 物体受剪切力作用，发生只有形状变化没有 体积变化的弹性形变，称为剪应变，
以γ表示。
所谓剪切力是指大小相等、方向相反 而作用线平行的一对力。
x tg
d
无量纲！
F
x
A
F
d
13
第3章 电阻式传感器
三、弹性模量
在正比极限范围内，应力与应变的变化关系 是线性的，它们的比值是一恒量，这就是著名的 虎克定律。对于不同的材料，可以有不同的比例 系数，此比值称为该物质的弹性模量（modulus of elasticity )，单位为: N ·m-2。
31
第3章 电阻式传感器 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。
精品文档-传感器原理及应用(郭爱芳)-第3章
第3章 电阻式传感器 图3.3 金属电阻应变片的种类
第3章 电阻式传感器
4) 薄膜式应变片 薄膜式应变片是利用真空蒸镀、沉积或溅射等方法在绝缘 基底上制成各种形状的薄膜敏感栅，膜厚小于1 μm。这种应 变片的优点是应变灵敏系数大，允许电流密度大，可以在－ 197～317℃温度下工作。
第3章 电阻式传感器
在应变极限范围内，金属材料电阻的相对变化量与应变成 正比，即
ΔR R
S0
(3.5)
第3章 电阻式传感器
3.1.2 金属电阻应变片 1. 应变片的结构及测量原理 金属电阻应变片简称应变片，其结构大体相同，如图3.2
所示。金属电阻应变片由基底、敏感栅、覆盖层和引线等部分 组成。
第3章 电阻式传感器 图3.2 金属电阻应变片的结构
第3章 电阻式传感器
图3.1所示为金属电阻丝的电阻应变效应原理图。长度为 L、截面积为A、电阻率为ρ的金属电阻丝，在未受外力作用时 的原始电阻值为
R L
A
(3.1)
图3.1 金属电阻丝的电阻应变效应
第3章 电阻式传感器
当受到轴向拉力F作用时，其长度伸长ΔL，截面积相应减 小ΔA，电阻率ρ则因晶格变形等因素的影响而改变Δρ，故 引起电阻变化ΔR。对式(3.1)全微分可得
第3章 电阻式传感器 图3.4 应变片轴向受力及横向效应
第3章 电阻式传感器
2) 横向效应 由于应变片的敏感栅是由多条直线段和圆弧段组成，若该 应变片受轴向应力而产生纵向拉应变εx时，则各直线段的电 阻将增加。但在圆弧段，如图3.4(b)所示，除产生纵向 拉应变εx外，还有垂直方向的横向压应变εy=－εx，沿各微 段轴向(即微段圆弧的切向)的应变在εx和εy之间变化。在圆 弧段两端的起、终微段，即θ=0°和θ=180°处，承受+εx应 变；而在θ=90°的微段处，则承受εy=－εx应变。因此，将 金属电阻丝绕成敏感栅后，虽然长度不变，应变状态相同，但 应变片敏感栅的灵敏系数S比电阻丝的灵敏系数S0低，这种现 象称为应变片的横向效应。
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- 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)。
第3章电阻式传感器第3章应变式传感器主要内容3.1电阻应变片工作原理3.2金属应变片的主要特性3.3应变片测量电路3.4应变式传感器的应用应变式传感器广泛应用于各种衡器、应变测量概述3.1电阻应变片工作原理3.1电阻应变片工作原理3.1电阻应变片工作原理3.1电阻应变片工作原理3.1电阻应变片工作原理3.1电阻应变片工作原理3.1电阻应变片工作原理3.1电阻应变片工作原理3.1电阻应变片工作原理3.2金属应变片的主要特性3.2金属应变片的主要特性3.2金属应变片的主要特性3.2金属应变片的主要特性（3）应变片温度误差及补偿3.2金属应变片的主要特性（3）应变片温度误差及补偿3.2金属应变片的主要特性（3）应变片温度误差及补偿3.3电阻应变片测量电路3.3电阻应变片测量电路（1）直流电桥3.3电阻应变片测量电路（1）直流电桥3.3电阻应变片测量电路（1）直流电桥3.3电阻应变片测量电路（1）直流电桥3.3电阻应变片测量电路（1）直流电桥3.3电阻应变片测量电路（1）直流电桥3.3电阻应变片测量电路（1）直流电桥3.3电阻应变片测量电路（1）直流电桥3.3电阻应变片测量电路（1）直流电桥3.3电阻应变片测量电路（2）交流电桥3.3电阻应变片测量电路（2）交流电桥3.3电阻应变片测量电路（2）交流电桥3.3电阻应变片测量电路（2）交流电桥3.3电阻应变片测量电路（2）交流电桥3.3电阻应变片测量电路（2）交流电桥3.3电阻应变片测量电路（2）交流电桥3.3电阻应变片测量电路（2）交流电桥3.3电阻应变片测量电路（2）交流电桥3.4应变式传感器的应用（1）电阻应变仪3.4应变式传感器的应用（1）电阻应变仪3.4应变式传感器的应用（1）电阻应变仪3.4应变式传感器的应用（1）电阻应变仪3.4应变式传感器的应用（1）电阻应变仪3.4应变式传感器的应用3.4应变式传感器的应用（2）相敏检波器3.4应变式传感器的应用3.4应变式传感器的应用3.4应变式传感器的应用3.4应变式传感器的应用3.4应变式传感器的应用3.4应变式传感器的应用3.4应变式传感器的应用3.4应变式传感器的应用3.4应变式传感器的应用3.4应变式传感器的应用3.4应变式传感器的应用3.4应变式传感器的应用3.4应变式传感器的应用3.4应变式传感器的应用3.4应变式传感器的应用3.4应变式传感器的应用3.4应变式传感器的应用3.4应变式传感器的应用3.4应变式传感器的应用3.4应变式传感器的应用3.4应变式传感器的应用3.4应变式传感器的应用3.4应变式传感器的应用3.4应变式传感器的应用3.4应变式传感器的应用3.4应变式传感器的应用（4）压阻式传感器3.4应变式传感器的应用（4）压阻式传感器3.4应变式传感器的应用（4）压阻式传感器压力传感器/变送器基础知识压力传感器/变送器基础知识压力传感器/变送器压力传感器/变送器压力传感器/变送器日本横河YOKOGAWA公司产品数字压力计MT220英国德鲁克Druck公司产品便携式压力校验仪DPI610美国RUSKA公司产品一等压力标准（活塞压力计）本章小结：思考题和习题：课外作业1、什么是金属应变效应？什么是压阻效应？什么是横向效应？金属应变片产品灵敏系数称“标称灵敏系数”与金属丝灵敏系数有何不同？2、应变仪主要电路由哪几个部分组成，请画出电路原理框图及各单元电路输出波形。
说明相敏检波器在传感器检测电路中的作用。
课堂作业有一吊车的拉力传感器如图所示，其中电阻应变片R1、R2、R3、R4贴在等截面轴上。
已知R1、R2、R3、R4标称阻值均为120Ω，桥路电压为2V，物重M引起R1、R2变化增量为1.2Ω。
画出应变片组成的电桥电路，标出各应变片；计算电桥输出电压和电桥的输出灵敏度；③说明R3、R4起到什么作用？课堂作业下图所示悬臂梁，距梁端部为L位置上下各粘贴完全相同的电阻应变片R1、R2、R3、R4。
已知电源电压U=4V，R是固定电阻，并且R1=R2=R3=R4=R=250Ω，当有一个F力作用时，应变片电阻变化量为ΔR=2.5Ω。
请分别求出(b)、(c)、(d)、(e)四种桥臂接法的桥路输出电压U0。
多功能过程校验仪TRXII精密数字校验仪DPI605多功能过程校验仪DPI720智能毫安回路校验仪UPS压力校验手泵PV411二等压力标准（数字压力计）大气数据测试仪实验室环境监测仪对现场压力仪表进行快速校验：★压力传感器★压力变送器★压力表压★压力开关★其他压力现场仪表多功能校验仪MC5---现场应用（1）传感器原理及应用第3章应变式传感器本章要点：电阻式传感器的基本原理，转换电路。
了解不同电阻式传感器的结构、性能、灵敏度差别，分别使用在哪些场合；如何通过电阻式传感器测量力、压力、位移、应变、加速度等非电量参数；金属箔式应变片：直流单臂、半桥、全桥比较；应用测量电路，交流全桥,相移器、相敏检波器、电阻应变仪，电子秤。
传感器原理及应用第3章应变式传感器应变片—金属丝拉长，电阻增加，反之减少。
电桥电路—平衡条件：R1R4=R2R3；用途：求未知电阻值，记录电阻变化率、温度补偿；欧姆定律、基尔霍夫定律：计算电路电压、电流。
应变（力传感器）—贴在试件上（弹性元件）的应变片的电阻变化率与应变成比例。
半导体压力传感器可获得比金属大100倍以上的电阻变化。
利用应变的传感器有荷重、压力、形变、粘度传感器。
传感器原理及应用第3章应变式传感器3.1何为电阻应变效应？怎样利用这种效应制成应变片？3.2什么是应变片的灵敏系数？它与电阻丝的灵敏系数有何不同？为什么？3.3为什么增加两端电阻条的横截面积便能减小横向效应？3.4用应变片测量时，为什么必须采取温度补偿措施？3.5金属应变片与半导体应变片在工作原理上有何不同？半导体应变片灵敏系数范围是多少，金属应变片灵敏系数范围是多少？为什么有这种差别？半导体应变片的最大缺点是什么？3.6一应变片的电阻R=120Ω,灵敏系数k=2.05,用作应变为800μm/m的传感元件。
求：①△R和△R/R；②若电源电压U=3V，初始平衡时电桥的输出电压U0。
3、已知：一等截面悬臂梁如图所示，有四个性能完全相同的金属丝应变片,将其粘贴在梁式测力弹性元件上，（应变灵敏系数）,设力，梁厚度，应变片距梁端的距离为，梁的宽度，弹性模量在距梁端处应变为回答下列问题：（1）在梁式测力弹性元件距梁端处画出四个应变片粘贴位置，并画出相应的测量桥路原理图；（2）当桥路电源电压为6V时负载电阻为无穷大，求桥路输出电压？（3）这种测量方法对环境温度变化是否有补偿作用？为什么传感器原理及应用第3章应变式传感器力传感器的弹性元件有：柱式、梁式、环式、轮辐式等①柱式力传感器有空心（筒形）、实心（柱形）两种,在圆筒（柱）上按一定方式粘贴应变片，圆筒（柱）在外力F作用下产生形变，对实心圆柱作用产生的应变为：式中：L为弹性元件的长度；E为弹性模量；S为弹性元件的横截面积；应力σ=F/S；可见应变与力成正比关系，要提高变换灵敏度必须减小横截面积S，但S小抗弯能力差易产生横向干扰。
为解决这一矛盾多采用空心圆筒，空心圆筒在同样横截面积情况下横向刚度大。
（3）力传感器（测力与秤重）传感器原理及应用第3章应变式传感器实心圆柱H≥2D+L空心圆柱H≥Dd+L试验研究结果建议选用以下公式：柱式力传感器结构F=100×103NH柱高,D外径,d空心内径,L应变片基长柱式力传感器量程在0.1～100吨之间，国产有BLR-1型测拉力、BHR型测荷重传感器,火箭发动机实验台架都采用空心圆柱结构。
（3）力传感器传感器原理及应用第3章应变式传感器圆柱面展开的应变片粘贴图（3 ）力传感器传感器原理及应用第3章应变式传感器应变片均匀贴在圆柱表面中间部分，R1R3、R2R4串联摆放在两对臂内，当有偏心应力时，一方受拉另一方受压产生相反变化，可减小弯矩的影响。
横向粘贴应变片为温度补偿片有提高灵敏度的作用。
桥路连接图灵敏度按半桥计算，电桥输出为R=R1=R2=R3=R4，受力方向相同（3）力传感器传感器原理及应用第3章应变式传感器荷重传感器弹性元件形式（3）力传感器柱式力传感器传感器原理及应用第3章应变式传感器等截面梁悬臂梁的横截面积处处相等，所以称等截面梁。
当外力F作用在梁的自由端时，固定端产生的应变最大，粘贴在应变片处的应变为：式中：是梁上应变片至自由端距离，b、h分别为梁的宽度和梁的厚度。
②悬臂梁式力传感器等截面梁、等强度梁两种形式，弹性元件一端固定,力作用在自由端（3）力传感器传感器原理及应用第3章应变式传感器等截面梁因为应变片的应变大小与力作用的距离有关，所以应变片应贴在距固定端较近的表面，顺梁的方向贴上下各贴两只。
四个应变片组成全桥，上面两个受压时下面两个受拉。
保证对臂同极性、邻臂反极性连接。
这种传感器适用于测量500Kg以下荷重。
（3）力传感器传感器原理及应用第3章应变式传感器等强度梁：悬臂梁长度方向的截面积按一定规律变化，是一种特殊形式的悬臂梁。
当力作用在自由端时，距作用点任何截面积上应力相等，应变片的应变大小为：为梁的长度,当力作用在自由端时，梁表面产生应变相等，对应变片粘贴位置要求不严，使用更为方便。
（3）力传感器传感器原理及应用第3章应变式传感器各种形式梁（3）力传感器传感器原理及应用第3章应变式传感器各种平行双孔梁各种形式的应变梁（3）力传感器S型拉力梁称重测力传感器>剪切梁式测扭矩力传感器原理及应用第3章应变式传感器轮辐式传感器结构主要由五个部分组成：轮轱、轮圈、轮辐条、受拉和受压应变片,通过测量轮辐条对角线方向(450)的线应变测力。
8个应变片分别粘贴在四个轮辐条的正反两面组成全桥.扁平外型有大的抗载能力，可承受大的偏心度和侧向力，埋在地下用于测量行走中的拖车、卡车，可根据输出对超载车辆报警。
③轮辐式测力传感器（剪切力）（3）力传感器侧视俯视传感器原理及应用第3章应变式传感器③轮辐式测力传感器（剪切力）（3）力传感器汽车衡器电子台秤传感器原理及应用第3章应变式传感器膜片式传感器的弹性敏感元件是一个圆形的金属膜片，应变片粘贴在膜片上。
金属元件的膜片周边被固定;当膜片一面受压力P作用时，膜片的另一面有径向应变εr和切向应变εt。
应变值分别为：式中：r——膜片半径h——膜片厚度E——膜片弹性模量μ——膜片泊松比x——任意点离圆心距离④膜片式压力传感器（3）力传感器R1R20.58R3R4P传感器原理及应用第3章应变式传感器膜片中心处，x=0，εr与εt都达到正的最大值，这时切向应变和径向应变为：膜片边缘处x=r,切向应变εt=0,径向应变εr达到负的最大值。
径向应变εr=0处的位置，在距圆心的圆环附近。