金属丝受拉时，l 变长、r 变小，导致R变大 。 单片机技术与应用 高职高专 ppt 课件
一、应变片的工作原理
电阻丝受拉后，长度增加，直径变小，电 阻变大。
1－拉伸前 2－拉伸后
RAl πlr2
单片机技术与应用 高职高专 ppt 课件
应变片的结构
1－引出线 2－覆盖层 3－基底 4－电阻丝
单片机技术与应用 高职高专 ppt 课件
第二章,第一节 应变传感器 目录
应变效应及应变片
进入
应变片的测量转换电路
进入
应变效应的应用 压阻式固态压力传感器
进入 进入
单片机技术与应用 高职高专 ppt 课件
第一节 电阻应变传感器
导体或半导体材料在外界力的作用下，会产 生机械变形，其电阻值也将随着发生变化，这 种现象称为应变效应。
温漂。电阻相对变化为： R R

E

Ks

式中： K s E 50 ~ 100
受拉时，N型硅的灵敏度Ks是负的，而P型硅的Ks是 正的。不同的切片方向的Ks也有所不同，见下表。P型 硅的π 14方向切片的灵敏度较高，约为金属的70倍。
晶体 导电类型 电阻率
π11 π 12 π 44
对于不同的金属材料，K 略有不同，一般为2左 右。而对半导体材料而言，由于其感受到应变时，
电阻率 会产生很大的变化，所以灵敏度比金属材料
大50~200倍。
在材料力学中，x=l/l称为电阻丝的轴向应变， 也称纵向应变。 x通常很小。例如，当x为0.000001
（10-6）时，在工程中常表示为1m/m或 1微应变
l ：应变片的工作基长， b ：应变片基宽，
b×l：应变片的有效使用面积。 单片机技术与应用 高职高专 ppt 课件
金属丝受拉后的电阻变化
设有一长度为l、截面积为A、半径为r、电阻率
为 的金属单丝，它的电阻值R及相对变化可表示为
RA l πlr2
ΔRΔl 2ΔrΔ Rl r
当沿金属丝的长度方向作用均匀拉力（或压力）时,
（Ω.m)
Si
P
N
7.8 11.7
+6.6 -102.2
-1.1 +138 +53.4 -13.6
单片机技术与应用 高职高专 ppt 课件
应变片的电阻相对变化量与力的关系
应 变 片 中 的 电 阻 丝 的 电 阻 相 对 变 化 量 R/R ， 与 材 料
力学中的轴向应变x的关系在很大范围内是线性的，即 x =F/(AE），设K为灵敏度，金属材料的面积为A，
弹性模量 为E，则 R/R又可表示为
RR=Kx
K F AE
设应变片牢固粘贴在被测试件上，与试件有相同的
轴向应变及径向应变，应变片的灵敏度K、试件的横
截面积A以及材料的弹性模量E均为已知，则只要设
法测出应变片的ΔR/R值，即可获知试件受力Ｆ的大小
。依此原理，可用于测量拉力和物体的称重等。
微应变（ε ）
书名：自动检测与转换技术（第3版）
ISBN： 978-7-111-40710-2 作者：梁森
出版社：机械工业出版社 本书配有电子课件
教材详情：请点击查阅 机械工业出版社教材服务网
单片机技术与应用 高职高专 ppt 课件
机电类 《自动检测技术》
（第二章第一节）多媒体课件
统一书号：ISBN 978-7-111-40710-2
课程配套网站 sensor-measurement
或liangsen
2019年1月版
2019/8/23
2
单片机技术与应用 高职高专 ppt 课件
第二章 电阻传感器
本章介绍各种电阻式传感器的原理及应用， 包括：应变效应、电阻应变片、非平衡电桥、 压阻传感器、测温热电阻、气敏电阻、湿敏电 阻、防爆传感器等。本段课件介绍第二章的第 一节（电阻应变传感器）的内容。包括：应变 片工作原理、应变片的种类、结构与粘贴 、应 变片的测量转换电路 、应变效应的应用、荷重 传感器 、扭矩、压阻式固态压力传感器 等。
目前广泛用于电子秤等各种应变 焊接温度
式传感器中。
250℃
不同测量方向的金属箔式应变片图形
.
半导体应变片
以N型和P型硅为基底，利用扩散、外延和薄膜工艺 制成的。主要优点是灵敏度比金属应变片高很多。
缺点是：灵敏度的一致性差、温漂大、电阻与应变 间非线性严重。
在使用时，需采用半桥、全桥温度补偿及非线性补 偿措施。
电阻应变传感器主要由电阻应变片、弹性元 件及测量转换电桥电路等组成。
介绍应变效应、应变片的基本原理和分类， 非平衡电桥的特点、调零及温度补偿，荷重传 感器、汽车衡、力矩传感器，压阻式固态压力 传感器，投入式液位计等。
单片机技术与应用 高职高专 ppt 课件
应变原理演示ຫໍສະໝຸດ R l l A r2上式中、r、l都将发生变化，从而导致电阻值R发生
变化。
当金属丝受拉时,l 将增加、r 变小，均导致R变大。
单片机技术与应用 高职高专 ppt 课件
半导体受拉后的电阻变化
阻某系数些)片有状较半大导的体变受化拉, 导或致受半压导时体，的(Δ体电/)阻/xR(称变为大或压
变小,称为压阻效应。具有较大的灵敏度、非线性和
金属丝式应变片的 结构
金属丝式与箔式应变片的区别
金属丝式应变片蠕变较大，金属丝易脱胶， 逐渐被箔式所取代。但金属丝式应变片价格便 宜，多用于大批量、一次性试验。
箔式应变片中的箔栅是金属箔
通过光刻、腐蚀等工艺制成的。
箔式应变片与片基的接触面积大
得多，散热条件较好，在长时间
测量时的蠕变较小，一致性较好，
某系列应变片主要性能指标
上表中，哪几个型号是半导体应变片？依据 是什么？
应变片的粘贴 1. 检查通断。
2 .在选定贴应变片的位置划出十字线。
3 .再用细砂纸精磨（45度交叉纹）。
4 .用棉纱或脱脂棉花沾丙酮清洁结构表面， 擦几遍后，不可再用手接触表面。
(1 )。
对金属材料而言，受力之后所产生的轴向应变
最好不要大于110-3，即应小于1000m/m（1000
），否则有可能超过材料的极限强度而导致非线性
或断裂。
应变片的分类
应变片可分为金属应变片及半导体应变片两大 类。前者可分成金属丝式、箔式、薄膜式等。
a）金属丝式 b）金属箔式 c）金属箔式外形 d）半导体应变片 1－电阻丝 2－金属箔 3－半导体 4－基片 5－引脚 6－定位标记 7－金丝