测量力、压力、加速度、位移等。下面介绍电阻应变式传感 器在实践中的具体应用。 电阻应变式力传感器 电阻应变式力传感器是测量拉伸力、压缩力、弯曲和扭矩等 负重的传感器。根据弹性敏感元件的不同形状，可制成柱形、 环型和悬臂梁式力传感器。
图2-3为柱式电阻应变式力传感器示意图。 图2-4为悬挂梁式力传感器示意图。
根据梁上粘贴的应变片的变形便可测出力的大小，在已知m 的情况下可以算出被测加速度的大小。
金属丝的电阻值可以表示为：
R l l S r 2
两边求导可以知道，电阻丝应变片的电阻相对变化量与材料 力学中的轴向应变的关系在很大范围内是线性的，即：
R R

K x
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2.1 电阻应变式传感器
2.1.2 电阻应变片的类型与结构 电阻应变片主要有金属电阻应变片和半导体应变片两大类。
3)金属薄膜式。
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2.1 电阻应变式传感器
半导体应变片。 半导体应变片是利用半导体材料作为敏感栅制成的。 半导体应变片是直接用单，单晶锗或单晶硅等半导体材
料制成的，主要优点是灵敏度高，横向效应小。它的缺点是 敏感系数受温度的影响较大，电阻与应变片非线性严重。 电阻应变片的粘贴
2.1 电阻应变式传感器
双臂电桥
为了减少和克服非线性误差，常采用差动电桥。在试件上安 装两个应变片，如R1受拉， R2受压，然后接入电桥相邻臂， 组成双臂电桥。
若满足 R1 R2 R3 R4 R ，R R1 R2 则
UO
UA
UB

R1
R1 R1 R1 R2
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应变式力传感器
F
F
F
F
各种悬臂梁
各种悬臂梁
F
F
固定点
固定点
电缆
应变片在悬臂梁上的粘贴及变形
应变式荷重传感器的外形及
应变片的粘贴位置
F
R4
R
R1
2
荷重传感器原理演示
荷重传 感器上的应 变片在重力 作用下产生 变形。轴向 变短，径向 变长。
汽车衡
2.1 电阻应变式传感器
金属电阻应变片 金属电阻应变片常见的有金属丝式、金属箔式和金属薄膜式 三种。
1)金属丝式。金属丝式应变片主要山电阻丝、基底、覆盖层和引 出线组成，如图2-1所示。
2)金属箔式。金属箔式应变片的敏感栅是用金属箔制成的。箔 式应变片具有表面积与截面积之比大、散热条件好、允许 通过电流较大、灵敏度高的特点。
电阻变化用一般测量电阻的仪表很难直接测出来，必须用专 门的电路来测量这种微弱的电阻变化。最常用的电路为电桥 电路，如图2-2 所示。
常用的电桥电路有单臂电桥、双臂电桥和全桥三种。
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2.1 电阻应变式传感器
单臂电桥
只有一个桥臂电阻是应变片，其余三个桥臂均为固定电阻。
若R1产生一个增量 R ，则：
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金属丝受拉时，l变长、r变小，导致R变大 。
R


l A


l
r2
2020/1/11
2
2.1 电阻应变式传感器
电阻传感器的基本原理是将各种被测非电量转换成电阻的变 化量，然后通过对电阻变化量的测量，达到测量非电量的目 的。本节主要介绍电阻应变式传感器的工作原理、测量电路 及具体的应用。
1）试件的表面处理 2）粘贴 3）固化处理 4）粘贴质量检查 5）引线的焊接及防护
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2.1 电阻应变式传感器
2.1.3 电阻应变式传感器的测量转换电路
应变片测量应变是通过敏感栅的电阻相对变化而得到的。通 常金属电阻应变片灵敏度系数k0很小，机械应变一般在10*106到3000*10-6之间，可见电阻相对变化是很小的。
UO
UA
UB

R1 R1 R1 R1 R2
Ui

R3
R4 R4
Ui
当 R1 R2 R3 R4 R ，电桥称为等臂电桥。
若满足 R R1 ，则
UO

R R
4R2
Ui

Ui 4

R R
可以看出，当桥臂应变片的电阻发生变化时，电桥的输出
电压也随着变化。
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2.1.1 电阻应变片的工作原理 电阻应变片是一种能够将被测试件上的应变量转换成电阻变
化量的敏感元件，是电阻应变式传感器的重要组成部分。 在外力的作用下，导体或半导体材料会发生机械形变，
其电阻值也要发生变化，这种现象称为应变效应。 下面以金属电阻丝材料为例来分析应变效应。
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2.1 电阻应变式传感器
第二章 参量型传感器
参量型传感器的工作原理是将被测的物理量转化为电参量的 一类传感器。其在感受外界被测量后，直接输出的不是电量， 而是电参量，如电阻、电感、电容等。因此参量型传感器卞 要有电阻式传感器、电容式传感器和电感式传感器等。
由于这类传感器只能输出随被测量变化的参量信号，因此在 使用时，必须将其接入电桥或谐振电路等线路中，以便将这 些参量信号变成电信号。本章主要介绍几种常用的参量型传 感器。
若满足 R1 R2 R3 R4 R ，R R1 R2 R3 R4
则：
UO
Ui

R R
由此可知，全桥的灵敏度最高，双臂电桥的灵敏度次之，单 臂电桥的灵敏度最低。
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电阻应变式传感器
2.1.4 应变式传感器的应用 电阻应变式传感器的应用十分广泛，除测量应变外，还可以
应变式加速度传感器 应变式加速度传感器实质上是一种力的检测装置，它通过质
量块的惯性将加速度转换为力，然后再作用于弹性元件上， 其结构原理如图2-5 所示。
测量时，将该装置固定在被测物体卜，当被测物体以加速度a 运动时，质量块受到一个与加速度方向相反的惯性力作用， 即F=-ma，使悬臂梁产生弯曲变形。
R2
U
i

R3
R4 R4
U
i
Ui 2
R R
R 这时输出电压UO与 R 成线性关系，电桥灵敏度比单臂时提
高一倍。由于采用差动对称结构，双臂电桥自身具有温度补 偿功能。
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2.1 电阻应变式传感器
全桥
为了进一步提高电桥灵敏度，更好地进行温度补偿，可采用 差动、对称的四臂电桥，即全桥。所谓差动、对称，也就是 四个桥臂中R1 、R3 承受拉应变，R2、R4 承受压应变。