应变式传感器 - Charles-Charmless/Charles-Charmless.github.io GitHub Wiki

电阻应变效应：导体在外界作用下产生机械变形(拉伸或压缩)时其电阻值会相应的发生变化的现象

• 轴向应变，径向应变（不是面积应变），电阻丝材料的泊松比
• 电阻丝的灵敏系数

半导体应变片：用半导体材料制成，工作原理基于半导体材料的压阻效应

• 压阻效应：半导体材料的电阻率随作用应力的变化而发生变化

金属材料的电阻变化主要取决于几何尺寸的变化，半导体材料的电阻变化主要取决于电阻率的变化率

• 种类：丝式金属应变片，箔式金属应变片
• 结构：敏感栅，基片，覆盖层，引线
• 丝式电阻应变片有回线式和短线式
• 箔式应变片，溅射，光刻腐蚀制成的很薄的金属箔栅，面积大，散热好，形状不同，批量生产
• 材料要求：灵敏系数大，电阻率大，电阻温度系数小，导线焊接性能好，机械强度高

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• 刚度：弹性元件受外力作用下变形大小的度量，定义为弹性元件单位变形下所需的力，用C表示，C=$\frac{dF}{dx}$
• 灵敏度：单位力作用下弹性元件产生变形的大小，刚度的倒数，用S表示$S=\frac{1}{C}=\frac{dx}{dF}$

应变片的标称值是指应变片没有粘贴且未受应变时，在室温下测定的电阻值，即初始电阻值

应变片的灵敏系数：档具有初始电阻值R的应变片粘贴于试件表面时，试件表面受力引起的表面应变，将传递给应变片的敏感栅，使其产生电阻变化率，在一定的应变范围内$\frac{\vartriangle R}{R}=K\mathnormal{e}$，定义$K=(\frac{\bigtriangleup R}{R})/e$，应变片的灵敏系数并不等于敏感栅整长应变丝的灵敏系数，一般情况下会小，因为应变片的灵敏系数受敏感栅结构形状，成型工艺，粘接剂以及基底性能的影响，并且会受栅端圆弧横向效应的影响

横向效应：在丝状应变片中，当被拉长时，直线部分是被拉长，圆弧部分被拉宽。

绝缘电阻：指已粘贴的应变片的引线与被测件之间的电阻值，一般要求在50-100MΩ以上

最大工作电流：已安装的应变片允许通过敏感栅而不影响其工作特性的最大电流（过大会导致过热，灵敏系数变化，零漂以及蠕变，甚至烧毁应变片）

温度误差与补偿：产生原因：电阻温度系数，试件材料和电阻丝材料线胀系数，补偿方法：线路补偿，应变片的自补偿

测量电路：直流电桥

非线性误差的产生与补偿：半桥（电桥相邻桥臂一个受压应变，一个受拉应变） 全桥（四个桥臂，两两应变方向相反）

直流电桥由于应变电桥输出电压很小，一般都要加放大器，而直流放大器容易产生零漂，所以应变电桥多采用交流电桥，交流电桥：1. 可以采用调制的方法传输小信号 2.可以测量动态信号