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文档简介

2.1电阻式应变传感器

力是物理基本量之一，因此各种动态、静态力的大小的测量十分重要。

力的测量需要通过力传感器间接完成，力传感器是将各种力学量转换为电信号的器件。力敏感元件转换元件显示设备F图3-1力传感器的测量示意图2.1.1弹性敏感元件的分类弹性敏感元件在形式上可分为两大类：变换力的弹性敏感元件。变换压力的弹性敏感元件。1.变换力的弹性敏感元件如图3-2所示。有：（1）等截面圆柱式（2）圆环式（3）等截面薄板式（4）悬臂梁式（5）扭转轴图3-2一些变换力的弹性敏感元件形状2.变换压力的弹性敏感元件（1）弹簧管图3-3弹簧管的结构（2）波纹管波纹管是有许多同心环状皱纹的薄壁圆管。图3-4波纹管的外形（3）波纹膜片和膜盒平膜片在压力或力作用下位移量小，因而常把平膜片加工制成具有环状同心波纹的圆形薄膜。

图3-5波纹膜片波纹的形状

（4）薄壁圆筒圆筒的壁厚一般小于圆筒直径的二十分之一。薄壁圆筒弹性敏感元件的灵敏度取决于圆筒的半径和壁厚，与圆筒长度无关。图3-6薄壁圆筒弹性敏感元件的结构2.2电阻应变片传感器电阻应变片（简称应变片）的作用是把导体的机械应变转换成电阻应变，以便进一步电测。电阻应变片的典型结构如图3-7所示。图3-7金属电阻应变片结构2.2.1电阻应变片工作原理电阻应变片式传感器是利用了金属和半导体材料的“应变效应”。

金属和半导体材料的电阻值随它承受的机械变形大小而发生变化的现象就称为“应变效应”。图3-8金属电阻丝应变效应

设电阻丝长度为L，截面积为S，电阻率为ρ，则电阻值为

当电阻丝受到拉力F时，一是受力后材料几何尺寸L、S变化；二是受力后材料的电阻率ρ也发生了变化，则其阻值发生变化。2.2.2电阻应变片的分类

电阻应变片主要分为金属电阻应变片和半导体应变片两类。

金属电阻应变片分体型和薄膜型。属于体型的有电阻丝栅应变片、箔式应变片、应变花等。

半导体应变片是用锗或硅等半导体材料作为敏感栅。a—丝绕式（u型）；b—短接式（H型）；c—箔式；d—半导体应变式图3-9应变片的类型

在平面力场中，为测量某一点上主应力的大小和方向，常需测量该点上两个或三个方向的应变。

为此需要把两个或三个应变片逐个粘结成应变花，或直接通过光刻技术制成。

应变花分互成45°的直

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