10课件
10
§3-1 电阻应变片
4 应变片的参数和工作特性
（1）灵敏系数 灵敏系数：单向受力状态下，敏感栅纵向中心线与应力方向平 行时，应变片电阻值的相对变化与沿其纵向的应变之比值
R
k
R
X
电阻丝端头横向变形，电阻应变片的实际灵敏度K≤K0。实际工作中 一般采用标定的方法确定应变片的灵敏度。
11课件
' X
R R
K
KX K
X HY X 1 H
X HY 1 H
(4)
相对误差为
H
' X
X
X
X
1
H H
Y
X
X
H
1 H
Y X
(5)
13课件
13
§3-1 电阻应变片
4 应变片的参数和工作特性
b
（3）应变片的规格——几何参数
应变片的敏感栅工作面积：应变片敏 感栅长宽之积，S=L*b。
L-栅长标距 b-栅宽
理论推导分析
大应变时dρ/ρ/ε，通常不是常数； 但对于康铜等少数几种电阻丝而言， dρ/ρ/ε基本为定值,因此它们可 用于大应变（≥8000~10000με）的量测，可以满足一般工程中应变测试 的要求。 半导体的dρ/ρ/ε通常>100
实际情形
电阻丝端头横向变形 基底传递变形的影响 电阻应变片的实际灵敏度K≤KS。实际工作中一般采用标定的方法确 定应变片的灵敏度。
15课件
15
§3-1 电阻应变片
4 应变片的参数和工作特性 （5）机械滞后 机械滞后：恒温时，在加、卸载过程中对同一机械应变分别测得的 指示应变间的最大差值。
产生原因:金属丝、粘贴计、基底等的残余变形，在测试时尚未完 全释放。
消除方法：采用优质片，正确选择粘合剂及粘贴工艺。如用于制造 传感器，标定前应作循环加载以消除滞后影响。
向应变方向的同批应变片的指示的应变之比值（用百分数表
示）。
H
'y 'x
12课件
12
§3-1 电阻应变片
4 应变片的参数和工作特性
（2）横向效应的影响 不考虑H
R R
KXX
(1)
考虑H：
R R
KX
( X
HY )
(2)
实测的灵敏度K
K
R R
X
KX
X H X
X
KX
1
H
(3)
设此时测点的真实应变为εx 、εy，实测应变为ε’x 、，由式2、3得。
1课件
1
§3-0 概述
基本原理
利用电阻应变片作为传感元件，将应变片贴在被测物体上，会随被测物 体的变形而拉长或收缩，从而改变电阻值，反映被测物体应变的大小。 待测非电量ε电阻变化△R应变值 ε
①感受应变：ε △R ②测量△R：应变仪
将应变片的△ R → △ U或△ I ，惠斯顿电桥 放大器 输出应变值
L
注意：尽量选用L大、 b小的应变片。
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正视图
电阻丝
引线 接线端子
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§3-1 电阻应变片
4 应变片的参数和工作特性 （4）应变片电阻值 应变片电阻值：指应变片在未安装、不受外力、室温条件下的电阻 值。 单片阻值：单个应变片的标定电阻值。 标准名义阻值 ：人为规定的生产标准，为一定值，如120Ω、 240Ω。一般应变仪是按120Ω应变片要求设计的。 平均名义阻值：一批应变片抽样标定，电阻值取平均、求公差。如 120 ±0.5%或120±0.6Ω。
电阻 丝
覆盖 层
基底
引线
接线端子
侧视图
6
§3-1 电阻应变片
3 分类
(1)金属类 ①金属丝式应变片。 丝绕式、短接式 Φ0.01-0.03mm ，响应时间为10-7s， 散热效果差，许用电流低。 圆角线栅，横向效应大； 直角线栅，制作复杂。
7课件
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§3-1 电阻应变片
3 分类
(1)金属类 ②箔式应变片 3- 10μm厚的康铜或其它合金膜，光刻印刷。 照相腐蚀成形法，集成电路制造技术。目前主要使用的一种传感器。 横向效应小，散热好于丝式。 ③薄膜式应变片：800℃ 厚度≤0.1μm的金属薄膜，真空电镀制造，用于高温等特殊条件
2课件
2
§3-1 电阻应变片
1 工作原理
电阻应变效应 以丝式应变片为例
dA 2 dr Ar
R L
A
dR R
dL L
dA A
d
dr dL
r
L
dR R
(1 2 )
d
d m dV
V
dV (1 2)
V
dR / R [1 2 m(1 2 )] K0
3课件
3
§3-1 电阻应变片
（1）电阻丝：敏感材料，关键性 部分。
要求：电阻率大，应变电阻系 数大，温度电阻系数小，压延 性好。
材料：铜镍、镍铬、铁铬铝等 高阻合金。
（2）基底与覆盖层：
作用：定位，传力，保护
要求：绝缘，强度大，易粘贴， 蠕变小，滞后小，防潮，热稳 定，温度应变小。
材料：纸基、胶基、纸浸胶基
正视图
（3） 引线与接线端子：Φ0.150.18的镀锡（铱、银）软铜线。 6课件
R R
K
L L
K x
K R / R
x
4课件
4
§3-1 电阻应变片
例题：等强度梁静态应变测试
采用等强度钢梁，钢梁的μ=0.285，L=150mm,室温、单向受力状态，应 变片丝栅方向与最大主应变方向一致，采用砝码在梁一端施加作用力 P=0.1KN，测得挠度为1.5mm，实测量得电阻由120Ω变为120.12Ω，求 得应变片的实际灵敏度K。
⑴ △R/R: –△R/R=（120.12-120）/120=0.001
⑵ε:

梁高 h=5mm
P
– σ=E ε=Mh/2I
(1)
– f=-ML2/3EI
(2)
梁长 L=150mm
–(1) /(2):ε=-3hf/2L2 =0.0005
⑶K:
–K= △R/R/ ε=2
5课件
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§3-1 电阻应变片
2 构造
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§3-1 电阻应变片
4 应变片的参数和工作特性
（2）横向效应 由于横向应变使得应变片的总电阻变化量减小的现象，降低灵 敏度，称横向效应。横向效应用横向效应系数描述H。 横向应变
y x
H通过实际测定，一般较小，只有高精度测量才考虑修正。
在同一单向应变中，垂直与单向应变粘贴的应变片与平行与单
8课件
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§3-1 电阻应变片
3 分类
（2）半导体式应变片（压阻效应） 半导体材料，根据压阻效应制成。 灵敏系数高，K>100，可直接用万用表测 出现于50年代中期 应变响应时间仅有10-11s 热稳性能差；大应变时，非线形较大，多用于测量500以下的小应变。
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§3-1 电阻应变片
3 分类
（3）应变花 应变花：在一个基底上有几个按一定角度排列的敏感栅的应变片。 测量主应力方向未知条件下平面应力状态。 自补偿应变片：用于高低温和温差大的条件