第二节应变传感器 一、金属应变片式传感器引 金属应变片式 传感器的核心元件是金属应变片，它卯将试 件上的应勘变化转换成电阻变化 应用时将应变片用粘滑剂牢固地粘贴在被 测试件表面上。当试件受力变T时，应变片 的敏感栅福随同变形，引起应变片电阻值变 化，通过测量电路将其转换为电压或电流信 号输出
6 第二节 应变传感器 一、 金属应变片式传感器 金属应变片式 传感器的核心元件是金属应变片，它卯将试 件上的应勘变化转换成电阻变化 应用时将应变片用粘滑剂牢固地粘贴在被 测试件表面上。当试件受力变Ţ时，应变片 的敏感栅䙟随同变形，引起应变片电阻值变 化，通过测量电路将其转换为电压或电流信 号输出
应变式传感器已成为目前非电量电测技术中非常重要的 检测部件，广泛地应用于工程测量和科学实验中。它具 有以下几个特点。 ①精度高，测量范围广。对测力传感器而言，量程从零 点几N至几百kN,精度可达0.05%F·SF·S表示满量程)： 对测压传感器，量程从几十Pa至10Pa,精度为0.1%F·S。 应变测量范围一般可由数μ8（微应变）至数千μ8(1u 相当于长度为1m的试件，其变形为1um时的相对变形量， 即1μe=1×106ε)。 ②频率响应特性较好。一般电阻应变式传感器的响应时 间为107s,半导体应变式传感器可达1011s,若能在弹性 元件设计上采取措施，则应变式传感器可测几十甚至上 百kHz的动态过程
7 应变式传感器已成为目前非电量电测技术中非常重要的 检测部件，广泛地应用于工程测量和科学实验中。它具 有以下几个特点。 ①精度高，测量范围广。对测力传感器而言，量程从零 点几N至几百kN，精度可达0.05％F·S(F·S表示满量程)； 对测压传感器，量程从几十Pa至10 11Pa，精度为0.1％F·S。 应变测量范围一般可由数με（微应变）至数千με（1με 相当于长度为1m的试件，其变形为1μm时的相对变形量， 即1με=1×10 -6ε）。 ②频率响应特性较好。一般电阻应变式传感器的响应时 间为10 -7s，半导体应变式传感器可达10 -11s，若能在弹性 元件设计上采取措施，则应变式传感器可测几十甚至上 百kHz的动态过程
③结构简单，尺寸小，重量轻。因此应变片粘贴在被 测试件上对其工作状态和应力分布的影响很小。同时 使用维修方便。 ④可在高（低）温、高速、高压、强烈振动、强磁场及核 辐射和化学腐蚀等恶劣条件下正常工作。 ⑤易于实现小型化、固态化。随着大规模集成电路工 艺的发展，日前己有将测量电路甚至A/D转换器与传 感器组成一个整体。传感器输出可直接接入计算机进 行数据处理。 ⑥价格低廉，品种多样，便于选择
8 ③结构简单，尺寸小，重量轻。因此应变片粘贴在被 测试件上对其工作状态和应力分布的影响很小。同时 使用维修方便。 ④可在高(低)温、高速、高压、强烈振动、强磁场及核 辐射和化学腐蚀等恶劣条件下正常工作。 ⑤易于实现小型化、固态化。随着大规模集成电路工 艺的发展，目前已有将测量电路甚至A／D转换器与传 感器组成一个整体。传感器输出可直接接入计算机进 行数据处理。 ⑥价格低廉，品种多样，便于选择
但是应变式传感器也存在一定缺点：在大应变 状态中具有较明显的非纟性半导体应变式传感器 的非线性更为严重；应变式桑愁器输出信号微弱， 故它的抗王扰能剽较差，因此信号线需要采厖屏蔽 措施：应变式传感器洋出的只是一点或Z变栅范围 内的平均应变，不能显示应力场中应力梯度的变化 等。 尽管应变式传感器存在上述缺点吧但可采取一定 补偿措施，因此它仍不失为非电量电测技术中应用 最广和最有效的敏感元件
9 但是应变式传感器也存在一定缺点：在大应变 状态中具有较明显的非纟性شم 半导体应变式传感器 的非线性更为严重；应变式䬠愗器输出信号微弱， 故它的抗干扰能劋较差，因此信号线需要采厖屏蔽 措施；应变式传感器洋出的只是一点或Ẕ变栅范围 内的平均应变，不能显示应力场中应力梯度的变化 等。 尽管应变式传感器存在上述缺点뼌但可采取一定 补偿措施，因此它仍不失为非电量电测技术中应用 最广和最有效的敏感元件
二金属丝式应变片 1、应变效应 设有一根长度为、截面积为S、电阻率为p的金属丝 ,其电阻R为 (3.2-1) (3.2-1)式两边取对数，得lnR=lnp+lnl-lnS 等式两边取微分，则得 dR dp (3.2-2) dR dp 式中 一电阻的相对变化： dl p 电阻率的相对变化； 1 金属丝长度相对变化， 用表示，8= 称为念属丝 ds 长度方向上的应变或轴向应变； 截面积的相对变化
10 二 金属丝式应变片 1、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 ，其电阻R为 （3.2-1） （3.2-1）式两边取对数，得 等式两边取微分，则得 （3.2-2） 式中 ——电阻的相对变化； ——电阻率的相对变化； ——金属丝长度相对变化，用ε表示，ε= 称为金属丝 长度方向上的应变或轴向应变； ——截面积的相对变化。 S l R S dS l d dl R dR ln R ln lnl ln S R dR d l dl l dl S dS