電阻應(yīng)變片傳感器第一頁，共六十八頁，2022年，8月28日

應(yīng)變式傳感器是利用電阻應(yīng)變效應(yīng)做成的傳感器,是常用的傳感器之一。應(yīng)變式傳感器的核心元件是電阻應(yīng)變計(jì)（應(yīng)變片）。應(yīng)變式傳感器結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，重量輕，使用方便，性能穩(wěn)定可靠，分辨率高，靈敏度高，價(jià)格又便宜，工藝較成熟。因此在航空航天、機(jī)械、化工、建筑、醫(yī)學(xué)、汽車工業(yè)等領(lǐng)域有很廣的應(yīng)用。第二頁，共六十八頁，2022年，8月28日各種電子秤第三頁，共六十八頁，2022年，8月28日高精度電子汽車衡

動態(tài)電子秤電子天平第四頁，共六十八頁，2022年，8月28日機(jī)械秤包裝機(jī)吊秤第五頁，共六十八頁，2022年，8月28日4.1電阻應(yīng)變片的工作原理當(dāng)金屬絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值將發(fā)生變化，這種效應(yīng)稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。第六頁，共六十八頁，2022年，8月28日金屬絲電阻一個長度為l，截面積為A，電阻率為ρ的導(dǎo)體第七頁，共六十八頁，2022年，8月28日

當(dāng)電阻絲受到拉力F作用時(shí)，將伸長Δl，橫截面積相應(yīng)減小ΔA，電阻率因材料晶格發(fā)生變形等因素影響而改變了dρ，從而引起電阻值相對變化量為

軸向應(yīng)變徑向應(yīng)變式中,μ為電阻絲材料的泊松比，負(fù)號表示應(yīng)變軸向方向相反。

第八頁，共六十八頁，2022年，8月28日得:

通常把單位應(yīng)變能引起的電阻值變化稱為電阻絲的靈敏系數(shù)。其物理意義是單位應(yīng)變所引起的電阻相對變化量。第九頁，共六十八頁，2022年，8月28日

靈敏系數(shù)K的影響因素：一個是應(yīng)變片受力后材料幾何尺寸的變化，即1+2μ；另一個是應(yīng)變片受力后材料的電阻率發(fā)生的變化，即（dρ/ρ）/ε。對金屬材料來說，電阻絲靈敏度系數(shù)表達(dá)式中1+2μ的值要比(dρ/ρ)/ε大得多，半導(dǎo)體材料的(dρ/ρ)/ε項(xiàng)的值比1+2μ大得多。大量實(shí)驗(yàn)證明，在電阻絲拉伸極限內(nèi)，電阻的相對變化與應(yīng)變成正比，即K為常數(shù)。

第十頁，共六十八頁，2022年，8月28日當(dāng)半導(dǎo)體應(yīng)變片受軸向力作用時(shí)，其電阻相對變化為

式中dρ/ρ為半導(dǎo)體應(yīng)變片的電阻率相對變化量，其值與半導(dǎo)體敏感元件在軸向所受的應(yīng)變力有關(guān)，其關(guān)系為

半導(dǎo)體應(yīng)變片是用半導(dǎo)體材料制成的，其工作原理是基于半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)。壓阻效應(yīng)是指半導(dǎo)體材料，當(dāng)某一軸向受外力作用時(shí)，其電阻率ρ發(fā)生變化的現(xiàn)象。

半導(dǎo)體應(yīng)變片第十一頁，共六十八頁，2022年，8月28日實(shí)驗(yàn)證明，πE比1+2μ大上百倍，所以1+2μ可以忽略，因而半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏系數(shù)為

半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏系數(shù)比金屬絲式高50～80倍，但半導(dǎo)體材料的溫度系數(shù)大，應(yīng)變時(shí)非線性比較嚴(yán)重，使它的應(yīng)用范圍受到一定的限制。

第十二頁，共六十八頁，2022年，8月28日三、應(yīng)變測試原理用應(yīng)變片測量應(yīng)變或應(yīng)力時(shí)，根據(jù)上述特點(diǎn)，在外力作用下，被測對象產(chǎn)生微小機(jī)械變形，應(yīng)變片隨著發(fā)生相同的變化，同時(shí)應(yīng)變片電阻值也發(fā)生相應(yīng)變化。σ=E·ε

當(dāng)測得應(yīng)變片電阻值變化量為ΔR時(shí)，便可得到被測對象的應(yīng)變值。根據(jù)應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系，得到應(yīng)力值σ為第十三頁，共六十八頁，2022年，8月28日4.2應(yīng)變片的種類、材料及粘貼4.2.1金屬電阻應(yīng)變片的種類

第十四頁，共六十八頁，2022年，8月28日金屬絲式應(yīng)變片有回線式和短接式二種，如圖2.3所示?；鼐€式最為常用，制作簡單，性能穩(wěn)定，成本低，易粘貼，但其應(yīng)變橫向效應(yīng)較大。短接式應(yīng)變片兩端用直徑比柵線直徑大5～10倍的鍍銀絲短接。優(yōu)點(diǎn)是克服了橫向效應(yīng)，但制造工藝復(fù)雜。

1.金屬絲式應(yīng)變片常用材料：康銅、鎳鉻鋁合金、鐵鉻鋁合金以及鉑、鉑烏合金等。a、c回線式

b、d短接式第十五頁，共六十八頁，2022年，8月28日它是利用照相制版或光刻技術(shù)將厚約0.003～0.01mm的金屬箔片制成所需圖形的敏感柵，也稱為應(yīng)變花。優(yōu)點(diǎn)：①.可制成多種復(fù)雜形狀尺寸準(zhǔn)確的敏感柵，其柵長l可做到0.2mm，以適應(yīng)不同的測量要求；②.與被測件粘貼結(jié)面積大；

③.散熱條件好，允許電流大，提高了輸出靈敏度；

④.橫向效應(yīng)小。

⑤.蠕變和機(jī)械滯后小，疲勞壽命長。

缺點(diǎn)：電阻值的分散性比金屬絲的大，有的相差幾十歐姆，需做阻值調(diào)整。在常溫下，金屬箔式應(yīng)變片已逐步取代了金屬絲式應(yīng)變片

2.金屬箔式應(yīng)變片第十六頁，共六十八頁，2022年，8月28日3.金屬薄膜應(yīng)變片它是薄膜技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物。采用真空蒸發(fā)或真空沉積等方法在薄的絕緣基片上形成厚度在0.1μm以下的金屬電阻材料薄膜的敏感柵，最后再加上保護(hù)層。優(yōu)點(diǎn)：應(yīng)變靈敏系數(shù)大，允許電流密度大，工作范圍廣，可達(dá)－197～317℃缺點(diǎn)：難于控制電阻與溫度和時(shí)間的變化關(guān)系。

第十七頁，共六十八頁，2022年，8月28日4.2.2金屬電阻應(yīng)變片的材料對電阻絲(敏感柵)材料應(yīng)有如下要求：①靈敏系數(shù)大，且在相當(dāng)大的應(yīng)變范圍內(nèi)保持常數(shù)；②ρ值大，即在同樣長度、同樣橫截面積的電阻絲中具有較大的電阻值；③電阻溫度系數(shù)小，否則因環(huán)境溫度變化也會改變其阻值；④與銅線的焊接性能好，與其它金屬的接觸電勢??；⑤機(jī)械強(qiáng)度高，具有優(yōu)良的機(jī)械加工性能。常用材料：康銅、鎳鉻合金、鐵鉻鋁合金、鐵鎳鉻合金、貴金屬（鉑、鉑鎢合金等）材料第十八頁，共六十八頁，2022年，8月28日應(yīng)變片的選擇使用要求：靈敏度、溫度、壽命敏感柵和基底材料的選擇：溫度影響敏感柵長度的選擇電阻的選擇敏感柵結(jié)構(gòu)型式的選擇第十九頁，共六十八頁，2022年，8月28日應(yīng)變計(jì)附件接線端子應(yīng)變粘接劑貼片用輔助料具：錫鉛焊料、鍍銀紫銅絲、導(dǎo)線、砂紙、專用鑷子、烙鐵、棉簽第二十頁，共六十八頁，2022年，8月28日4.2.3金屬電阻應(yīng)變片的粘貼應(yīng)變片是用粘結(jié)劑粘貼到被測件上的。粘結(jié)劑形成的膠層必須準(zhǔn)確迅速地將被測件應(yīng)變傳遞到敏感柵上。選擇粘結(jié)劑時(shí)必須考慮應(yīng)變片材料和被測件材料性能，不僅要求粘接力強(qiáng)，粘結(jié)后機(jī)械性能可靠，而且粘合層要有足夠大的剪切彈性模量，良好的電絕緣性，蠕變和滯后小，耐濕，耐油，耐老化，動態(tài)應(yīng)力測量時(shí)耐疲勞等。還要考慮到應(yīng)變片的工作條件，如溫度、相對濕度、穩(wěn)定性要求以及貼片固化時(shí)加熱加壓的可能性等。第二十一頁，共六十八頁，2022年，8月28日應(yīng)變片粘貼步驟:檢查：外觀、電阻值、修整試件表面處理：光潔度要求、劃定位線粘貼：厚度、方法固化處理粘貼質(zhì)量的檢查：電阻值和絕緣電阻值接線端子的焊接、導(dǎo)線的固定防潮處理4.2.3金屬電阻應(yīng)變片的粘貼講授在此！第二十二頁，共六十八頁，2022年，8月28日（a）應(yīng)變片及軸向受力圖；（b）應(yīng)變片的橫向效應(yīng)圖（1）橫向效應(yīng)：直線電阻絲繞成敏感柵后，雖然長度相同，但應(yīng)變不同，圓弧部分使靈敏系數(shù)K下降。

最明顯的是在θ=π/2垂直方向的微段,按泊松比關(guān)系產(chǎn)生壓應(yīng)變-εy。該微段電阻不僅不增加,反而減少。在圓弧的其他各微段上,感受的應(yīng)變是由+εx變化到-εy的。這樣,圓弧段的電阻變化,顯然將小于同樣長度沿x方向的直線段的電阻變化。4.3.1電阻應(yīng)變片的特性_一、靜態(tài)特性第二十三頁，共六十八頁，2022年，8月28日(1)橫向效應(yīng)

解決方式：短接式應(yīng)變片理論分析和實(shí)驗(yàn)表明：對絲繞式應(yīng)變計(jì)，縱柵l0愈長，橫柵r愈小，則橫向效應(yīng)愈小。因此，采用短接式或直角式橫柵，可有效地克服橫向效應(yīng)的影響第二十四頁，共六十八頁，2022年，8月28日(2)絕緣電阻和最大工作電流

應(yīng)變片絕緣電阻是指已粘貼的應(yīng)變片的引線與被測件之間的電阻值Rm。通常要求Rm在50~100MΩ以上。絕緣電阻下降將使測量系統(tǒng)的靈敏度降低，使應(yīng)變片的指示應(yīng)變產(chǎn)生誤差。Rm取決于粘結(jié)劑及基底材料的種類及固化工藝。

最大工作電流是指已安裝的應(yīng)變片允許通過敏感柵而不影響其工作特性的最大電流Imax。第二十五頁，共六十八頁，2022年，8月28日(3)機(jī)械滯后由于敏感柵基底和粘結(jié)劑材料性能，或使用中的過載，過熱，都會使應(yīng)變計(jì)產(chǎn)生殘余變形，導(dǎo)致應(yīng)變計(jì)輸出的不重合。這種不重合性用機(jī)械滯后(Zj)來衡量。它是指粘貼在試件上的應(yīng)變計(jì)，在恒溫條件下增(加載)、減(卸載)試件應(yīng)變的過程中，對應(yīng)同一機(jī)械應(yīng)變所指示應(yīng)變量(輸出)之差值，見圖2.6所示。通常在室溫條件下，要求機(jī)械滯后Zj＜3～10με。實(shí)測中，可在測試前通過多次重復(fù)預(yù)加、卸載，來減小機(jī)械滯后產(chǎn)生的誤差。第二十六頁，共六十八頁，2022年，8月28日(4)蠕變(θ)和零漂(P0)粘貼在試件上的應(yīng)變計(jì)，在恒溫恒載條件下，指示應(yīng)變量隨時(shí)間單向變化的特性稱為蠕變。如圖中θ所示。

蠕變反映了應(yīng)變計(jì)在長時(shí)間工作中對時(shí)間的穩(wěn)定性，通常要求θ＜3～15μs。引起蠕變的主要原因是，制作應(yīng)變計(jì)時(shí)內(nèi)部產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力和工作中出現(xiàn)的剪應(yīng)力，使絲柵、基底，尤其是膠層之間產(chǎn)生的“滑移”所致。選用彈性模量較大的粘結(jié)劑和基底材料，適當(dāng)減薄膠層和基底，并使之充分固化，有利于蠕變性能的改善。當(dāng)試件初始空載時(shí)，應(yīng)變計(jì)示值仍會隨時(shí)間變化的現(xiàn)象稱為零漂。如圖中的P0所示。第二十七頁，共六十八頁，2022年，8月28日(5)應(yīng)變極限應(yīng)變計(jì)的線性(靈敏系數(shù)為常數(shù))特性，只有在一定的應(yīng)變限度范圍內(nèi)才能保持。當(dāng)試件輸入的真實(shí)應(yīng)變超過某一限值時(shí)，應(yīng)變計(jì)的輸出特性將出現(xiàn)非線性。在恒溫條件下，使非線性誤差達(dá)到10%時(shí)的真實(shí)應(yīng)變值，稱為應(yīng)變極限εlim。如圖2.8所示。應(yīng)變極限是衡量應(yīng)變計(jì)測量范圍和過載能力的指標(biāo)，通常要求εlim≥8000με。影響εlim的主要因素及改善措施，與蠕變基本相同。第二十八頁，共六十八頁，2022年，8月28日二、

應(yīng)變片的動態(tài)響應(yīng)特性應(yīng)變的大小和方向隨時(shí)間改變時(shí)，應(yīng)變片處于動態(tài)工作應(yīng)變是怎么傳播的？

應(yīng)變以應(yīng)變波形式經(jīng)過試件材料或彈性元件材料、粘合層等，最后傳播到應(yīng)變片。影響頻率響應(yīng)特性的主要因素：應(yīng)變片的基長、應(yīng)變波在試件材料中的傳播速度。第二十九頁，共六十八頁，2022年，8月28日（一）應(yīng)變波為正弦波應(yīng)變波幅測量的相對誤差e為第三十頁，共六十八頁，2022年，8月28日應(yīng)變波為階躍波；(b)理論響應(yīng)特性；(c)實(shí)際響應(yīng)特性

（二）應(yīng)變波為階躍波第三十一頁，共六十八頁，2022年，8月28日4.3.2應(yīng)變片的溫度誤差及補(bǔ)償

1.應(yīng)變片的溫度誤差由于測量現(xiàn)場環(huán)境溫度的改變而給測量帶來的附加誤差，稱為應(yīng)變片的溫度誤差。產(chǎn)生應(yīng)變片溫度誤差的主要因素有下述兩個方面。

1)電阻溫度系數(shù)的影響

2)試件材料和電阻絲材料的線膨脹系數(shù)的影響線膨脹系數(shù)：溫度每變化1度材料長度變化的百分率。

固體物質(zhì)的溫度每改變1攝氏度時(shí)，其長度的變化和它在O℃時(shí)長度之比，叫做“線膨脹系數(shù)”。單位為1/開。符號為al。

第三十二頁，共六十八頁，2022年，8月28日電阻絲阻值與溫度關(guān)系：（1）電阻溫度系數(shù)引起的附加應(yīng)變溫度變化Δt時(shí)電阻絲的電阻變化附加應(yīng)變量為第三十三頁，共六十八頁，2022年，8月28日（2）線膨脹系數(shù)引起的附加應(yīng)變（3）總的附加應(yīng)變量為第三十四頁，共六十八頁，2022年，8月28日1)橋路補(bǔ)償法U0=A（R1R4-RBR3）

式中,A為由橋臂電阻和電源電壓決定的常數(shù)。當(dāng)R3和R4為常數(shù)時(shí)，R1和RB對電橋輸出電壓Uo的作用方向相反。利用這一基本關(guān)系可實(shí)現(xiàn)對溫度的補(bǔ)償。

2.電阻應(yīng)變片的溫度補(bǔ)償方法

第三十五頁，共六十八頁，2022年，8月28日具體補(bǔ)償原理分析：當(dāng)被測試件不承受應(yīng)變時(shí)，R1和RB又處于同一環(huán)境溫度為t的溫度場中，調(diào)整電橋參數(shù)使之達(dá)到平衡，此時(shí)有工程上，一般按R1=RB=R3=R4

選取橋臂電阻。

第三十六頁，共六十八頁，2022年，8月28日

當(dāng)溫度升高或降低Δt=t-t0時(shí)，兩個應(yīng)變片因溫度而引起的電阻變化量相等，電橋仍處于平衡狀態(tài)，即若此時(shí)被測試件有應(yīng)變ε的作用，則工作應(yīng)變片電阻R1又有新的增量ΔR1=R1Kε，而補(bǔ)償片因不承受應(yīng)變，故不產(chǎn)生新的增量，此時(shí)電橋輸出電壓為由上式可知，電橋的輸出電壓Uo僅與被測試件的應(yīng)變ε有關(guān)，而與環(huán)境溫度無關(guān)。

第三十七頁，共六十八頁，2022年，8月28日

應(yīng)當(dāng)指出，若要實(shí)現(xiàn)完全補(bǔ)償，上述分析過程必須滿足以下4個條件：

①在應(yīng)變片工作過程中，保證R3=R4②R1和RB兩個應(yīng)變片應(yīng)具有相同的電阻溫度系數(shù)α、線膨脹系數(shù)β、應(yīng)變靈敏度系數(shù)K和初始電阻值R0。③粘貼補(bǔ)償片的補(bǔ)償塊材料和粘貼工作片的被測試件材料必須一樣，兩者線膨脹系數(shù)相同。④兩應(yīng)變片應(yīng)處于同一溫度場。第三十八頁，共六十八頁，2022年，8月28日

2)應(yīng)變片的自補(bǔ)償法這種溫度補(bǔ)償法是利用自身具有溫度補(bǔ)償作用的應(yīng)變片(稱之為溫度自補(bǔ)償應(yīng)變片)來補(bǔ)償?shù)?。根?jù)溫度自補(bǔ)償應(yīng)變片的工作原理，可由式（4-37）得出，要實(shí)現(xiàn)溫度自補(bǔ)償，必須有

上式表明，當(dāng)被測試件的線膨脹系數(shù)βg已知時(shí)，如果合理選擇敏感柵材料，即其電阻溫度系數(shù)α、靈敏系數(shù)K以及線膨脹系數(shù)βs，滿足式（4-38），則不論溫度如何變化，均有ΔRt/R0=0，從而達(dá)到溫度自補(bǔ)償?shù)哪康摹?/p>

（4-37）

（4-38）

第三十九頁，共六十八頁，2022年，8月28日4.4電阻應(yīng)變片的測量電路4.4.1直流電橋

1.直流電橋平衡條件當(dāng)RL→∞時(shí)，電橋輸出電壓為直流電橋

電阻——→電壓（電流）測量電路第四十頁，共六十八頁，2022年，8月28日當(dāng)電橋平衡時(shí)，Uo=0，則有

R1R4=R2R3或

為電橋平衡條件。這說明欲使電橋平衡，其相鄰兩臂電阻的比值應(yīng)相等，或相對兩臂電阻的乘積應(yīng)相等。第四十一頁，共六十八頁，2022年，8月28日設(shè)橋臂比n=R2/R1，由于ΔR1<<R1，分母中ΔR1/R1可忽略，并考慮到平衡條件R2/R1=R4/R3，則可寫為:

2.電橋不平衡輸出R1為應(yīng)變片.當(dāng)受應(yīng)變時(shí)，若應(yīng)變片電阻變化為ΔR，其它橋臂固定不變，電橋輸出電壓Uo≠0，則電橋不平衡，輸出電壓為第四十二頁，共六十八頁，2022年，8月28日電橋電壓靈敏度①電橋電壓靈敏度正比于電橋供電電壓，供電電壓越高，電橋電壓靈敏度越高，但供電電壓的提高受到應(yīng)變片允許功耗的限制，所以要作適當(dāng)選擇；②電橋電壓靈敏度是橋臂電阻比值n的函數(shù)，恰當(dāng)?shù)剡x擇橋臂比n的值，保證電橋具有較高的電壓靈敏度。當(dāng)E值確定后，n取何值時(shí)才能使KU最高。電橋電壓靈敏度分析第四十三頁，共六十八頁，2022年，8月28日由dKU/dn=0求KU的最大值，得求得n=1時(shí)，KU為最大值。這就是說，在供橋電壓確定后，當(dāng)R1=R2=R3=R4時(shí)，電橋電壓靈敏度最高，此時(shí)有從上述可知，當(dāng)電源電壓E和電阻相對變化量ΔR1/R1一定時(shí)，電橋的輸出電壓及其靈敏度也是定值，且與各橋臂電阻阻值大小無關(guān)。第四十四頁，共六十八頁，2022年，8月28日

3.非線性誤差及其補(bǔ)償方法略去分母中的ΔR1/R1項(xiàng)，電橋輸出電壓與電阻相對變化成正比的理想情況下得到的。

實(shí)際情況則應(yīng)按下式計(jì)算，即

與ΔR1/R1的關(guān)系是非線性的，非線性誤差為第四十五頁，共六十八頁，2022年，8月28日如果是四等臂電橋，R1=R2=R3=R4，即n=1，則對于一般應(yīng)變片來說，所受應(yīng)變ε通常在5000μ以下，若取K=2，則ΔR1/R1=0.01，代入式計(jì)算得非線性誤差為0.5%；若K=100，ε=1000μ時(shí)，ΔR1/R1=0.1，則得到非線性誤差為6%，故當(dāng)非線性誤差不能滿足測量要求時(shí)，必須予以消除。第四十六頁，共六十八頁，2022年，8月28日1.半橋差動電路為了減小和克服非線性誤差，常采用差動電橋如圖所示，在試件上安裝兩個工作應(yīng)變片，一個受拉應(yīng)變，一個受壓應(yīng)變，接入電橋相鄰橋臂，稱為半橋差動電路，如圖（a）所示。

半橋差動電橋克服非線性誤差方法：第四十七頁，共六十八頁，2022年，8月28日該電橋輸出電壓為若ΔR1=ΔR2，R1=R2，R3=R4，則得由式可知，Uo與ΔR1/R1成線性關(guān)系，差動電橋無非線性誤差，而且電橋電壓靈敏度KU=E/2，是單臂工作時(shí)的兩倍，同時(shí)還具有溫度補(bǔ)償作用。第四十八頁，共六十八頁，2022年，8月28日全橋差動電橋

2.全橋差動電路若將電橋四臂接入四片應(yīng)變片，如圖(b)所示，即兩個受拉應(yīng)變，兩個受壓應(yīng)變，將兩個應(yīng)變符號相同的接入相對橋臂上，構(gòu)成全橋差動電路。

第四十九頁，共六十八頁，2022年，8月28日若ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4，且R1=R2=R3=R4，則

此時(shí)全橋差動電路不僅沒有非線性誤差，而且電壓靈敏度為單片工作時(shí)的4倍，同時(shí)仍具有溫度補(bǔ)償作用。第五十頁，共六十八頁，2022年，8月28日4.5應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用4.5.1應(yīng)變式力傳感器被測物理量為荷重或力的應(yīng)變式傳感器時(shí)，統(tǒng)稱為應(yīng)變式力傳感器。其主要用途是作為各種電子稱與材料試驗(yàn)機(jī)的測力元件、發(fā)動機(jī)的推力測試、水壩壩體承載狀況監(jiān)測等。應(yīng)變式力傳感器要求有較高的靈敏度和穩(wěn)定性，當(dāng)傳感器在受到側(cè)向作用力或力的作用點(diǎn)少量變化時(shí)，不應(yīng)對輸出有明顯的影響。物理量應(yīng)變彈性元件應(yīng)變片電阻變化第五十一頁，共六十八頁，2022年，8月28日力傳感器的彈性元件有：柱式、梁式、環(huán)式、輪輻式等：1.柱式力傳感器有空心（筒形）、實(shí)心（柱形）在圓筒（柱）上按一定方式粘貼應(yīng)變片，圓柱（筒）在外力F作用下產(chǎn)生形變，實(shí)心圓柱因外力作用產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)椋?/p>

柱式傳感器

(a)圓柱;(b)圓筒;(c)外形第五十二頁，共六十八頁，2022年，8月28日式中：L為彈性元件的長度，

S為彈性元件的橫截面積

F外力；σ為應(yīng)力，σ=F/S；

E為彈性模量

第五十三頁，共六十八頁，2022年，8月28日（c）圓柱面展開圖說明：R1和R3,R2和R4分別串聯(lián),放在相對臂內(nèi)。當(dāng)一方受拉時(shí),則另一方受壓。由此引起的電阻應(yīng)變計(jì)阻值的變化大小相等符號相反,從而減小彎矩的影響。R5和R6,R7和R8，橫向粘貼的應(yīng)變計(jì)作為溫度補(bǔ)償片。（d）橋路連線圖第五十四頁，共六十八頁，2022年，8月28日第五十五頁，共六十八頁，2022年，8月28日2.梁式力傳感器

等截面梁：

當(dāng)外力F作用在梁的自由端時(shí)，固定端產(chǎn)生的應(yīng)變最大，粘貼在應(yīng)變片處的應(yīng)變?yōu)椋菏街校簂0是梁上應(yīng)變片至自由端距離，

b、h

分別為梁的寬度和梁的厚度。第五十六頁，共六十八頁，2022年，8月28日

等強(qiáng)度梁：當(dāng)力作用在自由端時(shí)，力距作用點(diǎn)任何截面積上應(yīng)力相等，應(yīng)變片的應(yīng)變大小為：第五十七頁，共六十八頁，2022年，8月28日3.環(huán)式力傳感器

環(huán)式常用于測幾十千克以上的大載荷,與柱式相比,它的特點(diǎn)是應(yīng)力分布變化大,且有正有負(fù),便于接成差動電橋。(a)為拉力環(huán)(b)為壓力環(huán)第五十八頁，共六十八頁，2022年，8月28日

1-輪轱、2-輪圈、3-輪輻條、4-承壓應(yīng)變計(jì)、5-拉伸應(yīng)變計(jì)輪輻式傳感器(a)結(jié)構(gòu)示意圖;(b)外形4.輪輻式測力傳感器（剪切力）在傳感器中實(shí)測的不是剪應(yīng)變ν,而是在剪切力作用下,輪輻對角線方向的線應(yīng)變。這時(shí),將應(yīng)變計(jì)在與輻條水平中心軸線成±45°角的方向上粘貼。八片應(yīng)變計(jì)分別貼在四根輻條的正反兩面,并組成全橋電路,以檢測線應(yīng)變。第五十九頁，共六十八頁，2022年，8月28日4.5.2應(yīng)變式壓力傳感器

應(yīng)變式壓力傳感器由電阻應(yīng)變計(jì)、彈性元件、外殼及補(bǔ)償電阻組成。一般用于測量較大的壓力。它廣泛用于測量管道內(nèi)部壓力,內(nèi)燃機(jī)燃?xì)獾膲毫?壓差和噴射壓力,發(fā)動機(jī)和導(dǎo)彈試驗(yàn)中的脈動壓力,以及各種領(lǐng)域中的流體壓力等。第六十頁，共六十八頁，2022年，8月28日圖2.32筒式壓力傳感器的彈性元件

1.筒式壓力傳感器

筒式壓力傳感器的彈