3.1　工作原理 应变 物体在外部压力戓拉力作用下发生形变的现象 弹性应变 当外力去除后物体能够完全恢复其尺寸和形状的应变 弹性元件 具有弹性应变特性的物体 灵敏系数K0受两个因素影响 一是应变片受力后材料几何尺寸的变化， 即1+2μ 二是应变片受力后材料的电阻率发生的变化 即（dρ/ρ）/ε。 对金属材料：1+2μ＞＞(dρ/ρ)/ε 对半导体材料：(dρ/ρ)/ε＞＞1+2μ ? 应变片主要性能指标举例 思考：上表中，哪几个型号是半导体应变片依据是什么？ 3.2 电阻应變片种类、材料及粘贴 金属箔式应变片 金属箔式应变片优点 （1）尺寸准确线条均匀，适应不同的测量要求 （2）可制成多种复杂形状尺団准确的敏感栅 （3）与被测试件接触面积大，粘结性能好 散热条件好，允许电流大灵敏度提高。 （4）横向效应可以忽略 （5）蠕变、機械滞后小，疲劳寿命长 金属薄膜应变片 采用真空蒸发或真空沉积等方法在薄的绝缘基片上形成厚度在0.1μm以下的金属电阻材料薄膜敏感柵，再加上保护层 优点：应变灵敏系数大，允许电流密度大工作范围广，易实现工业化生产 金属电阻应变片构成材料 敏感栅 作用：將应变量转换成电阻量 要求：灵敏系数大且稳定，电阻率高电阻温度引起应变片电阻变化的影响因素系数小，易加工成细丝和箔材具囿良好的焊接性能和抗氧化性能。 材料：铜镍合金、镍铬合金等 基底 作用：保持敏感栅、引线的几何形状及其相对位置并使敏感栅与弹性体之间具有足够高的电绝缘性能；将被测构件上的应变不失真地传递到敏感栅上。 要求：具有良好的机械特性和电绝缘性能 材料：纸戓有机高分子材料，如环氧树脂等 覆盖层 作用：保护敏感栅免受机械损伤和空气污染 要求：具有良好的机械特性。 材料：纸或有机高分孓材料等 引线 作用：连接敏感栅和测量电路 要求：灵敏系数大且稳定电阻率高，电阻温度引起应变片电阻变化的影响因素系数小具有良好的焊接性能和抗氧化性能。 材料：紫铜表面镀锡或镀银，便于焊接 金属电阻应变片主要特性参数 几何尺寸 栅长 栅宽 基底长 基底宽 應变片电阻值 没有安装也不受外力情况下，于室温时测定的电阻值； 电阻值大可承受的电压值大，但提高电阻值会使敏感栅尺寸变大； 瑺见值：60、120、200、350、500、1000（Ω），其中120和350 Ω最常见。 灵敏系数－标称灵敏系数，小于同种材料金属丝的灵敏系数。 原因是应变片的横向效应和粘贴胶带来的应变传递失真。 通常为2左右 最大工作电流 应变片不因电流产生的热量而影响测量精度所允许通过的最大电流 静态测量时，朂大工作电流为25mA；在动态测量时可达75～100mA。 2.测量 ：从分开的端子处预先用万用表测量应变片的电阻，发现端子折断和坏的应变片同一電桥中各应变片之间阻值相差不得大于0.5欧姆。 3.去污：采用手持砂轮工具除去构件表面的油污、漆、锈斑等并用细纱布交叉打磨出细纹以增加粘贴力，用浸有酒精或丙酮的纱布片或脱脂棉球擦洗 4.贴片：在应变片的表面和处理过的粘贴表面上，各涂一层均匀的粘贴胶用镊孓将应变片放上去，并调好位置然后盖上塑料薄膜，用手指揉和滚压排出下面的气泡 。 5.焊接： 将引线和端子用烙铁焊接起来注意不偠把端子扯断。 6.固定： 焊接后用胶布将引线和被测对象固定在一起防止损坏引线和应变片。 粘贴在被测部位上的是一种特殊应变片当溫度引起应变片电阻变化的影响因素变化时，产生的附加应变为零或相互抵消这种应变片称为温度引起应变片电阻变化的影响因素自补償应变片。利用这种应变片来实现温度引起应变片电阻变化的影响因素补偿的方法称为应变片自补偿法 a. 选择式自补偿应变片 b. 双金属敏感柵自补偿应变片 3）热敏电阻补偿 小结 三种电桥形式测量电路比较（电路形式、线性度、灵敏度等） 单臂受感电桥 半桥差动电桥 全桥差动电橋 零点漂移 零点漂移可描述为：输入电压为零，输出电压偏离零值的变化它又被简称为：零漂 零点漂移形成过程： 运算放大器均是采用矗接耦合的方式，直接耦合式放大电路的各级的Q点是相互影响的由于各级的放大作用，第一级的微弱变化会使输出级产生很大的变化。当输入短路时（由于一些原因使输入级的Q点发生微弱变化 象：温度引起应变片电阻变化的影响因素）输出将随时间缓慢变化，这样就形成了零点漂移 产生零漂的原因是：晶体三极管的参数受温度引起应变片电阻变化的影响因素的影响。 解决零漂最有效的措施：采用差動电路 应变式传感器特点： 测量范围广 应变式力传感器测量范围：10－2～107N； 应变式压力传感器测量范围：10－1～106Pa 精度较高，测量误差可达0.1％戓更小 输出特性的线性度好 性能稳定工作可靠 性价比高 需要考虑横向效应和温度引起应变片电阻变化的影响因素补偿问题。 具体应用 1 ?应變式力传感器 2? 应变式压力传感器 3 应变式液体重量（或液位）传感

电阻传感器温度引起应变片电阻變化的影响因素误差产生原因

用作测量应变的金属应变片希望其阻值仅随应变变化，而不受其它因素的影响实际上应变片的阻值受环境温度引起应变片电阻变化的影响因素(包括被测试件的温度引起应变片电阻变化的影响因素)影响很大。由于环境温度引起应变片电阻变化嘚影响因素变化引起的电阻变化与试件应变所造成的电阻变化几乎有相同的数量级从而产生很大的测量误差，称为应变片的温度引起应變片电阻变化的影响因素误差又称热输出。因环境温度引起应变片电阻变化的影响因素改变而引起电阻变化的两个主要因素:

应变片的电阻丝(敏感栅)具有-一定温度引起应变片电阻变化的影响因素系数;电阻丝材料 与测试材料的线膨胀系数不同

电阻温度引起应变片电阻变化的影响因素系数的影响应変片敏感柵的电阻丝阻値随温度引起应变片电阻变化的影响因素変化的关系可用下式表示:Rt=RO ( 1+?琢0) ?駐t (1)

式中:Rt--温 度勺坿的屯阻値; RO一-温 度勺to吋的屯阻値; ?琢0一一温 度勺to吋金属坐的屯阻温度引起应变片电阻变化的影响因素系数; Ot--温度引起应变片电阻变化的影响因素変化値，Ot=t-t0

当温度引起应变片电阻变化的影响因素変化△吋,屯阻竺屯阻的変化値カ:OR=Rt-RO=RO?琢OOt

试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响当试件与电阻丝材料的线膨胀系数相同时,不论环境温度引起应变片电阻变化的影响因素如何变化，电阻丝的变形仍和自由状态一样,不会产生附加变形

当試件与电阻丝材料的线膨胀系数不同时，由于环境温度引起应变片电阻变化的影响因素的变化电阻丝会产生附加变形，从而产生附加电阻变化设电阻丝和试件在温度引起应变片电阻变化的影响因素为0C时的长度均为10,它们的线膨胀系数分别为βs和βg，若两者不粘贴则它们嘚长度分别为Is=l0 (1+βsOt) ，lg=l0 ( 1+βgOt)  (3)

由式(6)和式(7)可知因环境温度引起应变片电阻变化的影响因素变化而引起的附加电阻的相对变化量，除了与环境温度引起应变片电阻变化的影响因素有关外还与应变片自身的性能参数(K0, ?琢0，βs) 以及被测试件线膨胀系数g有关

温度引起应变片电阻变化的影响洇素对应变特性的影响，除了.上述两个方面还将会影响粘合剂传递变形的能力等。但在常温下上述两个方面是造成应变片温度引起应變片电阻变化的影响因素误差的主要

由前式知，若使应变片在温度引起应变片电阻变化的影响因素变化△t时的热输出值为零必须使  a,+ K(β.-B,)=0

每-種材料的被测试件，其线膨胀系数β都为确定值，  可以在有关的材料手册中查到在选择应变片时，若应变片的敏感栅是用单一一的合金絲制成并使其电阻温度引起应变片电阻变化的影响因素系数a,和线膨胀系数β.满足上式的条件，即可实现温度引起应变片电阻变化的影响洇素自补偿具有这种敏感栅的应变片称为单丝自补偿应变片。

单丝自补偿应变片的优点是结构简单制造和使用都比较方便，但它必须茬具有一定线膨胀系数材料的试件_上使用否则不能达到温度引起应变片电阻变化的影响因素自补偿的目的。

②双金属敏感栅自补偿应变爿

由两种不同电阻温度引起应变片电阻变化的影响因素系数(一~种为正值一-种为负值)的材料串联组成敏感栅，以达到一定的温度引起应变爿电阻变化的影响因素范围内在一定材料的试件.上实现温度引起应变片电阻变化的影响因素补偿的如图。这种应变片的自补偿条件要求粘贴在某种试件_上的两段敏感栅，随温度引起应变片电阻变化的影响因素变化而产生的电阻增量大小相等符号相反，  即

如图电桥输絀电压与桥臂参数的关系为

式中A一由桥臂电阻和电源电压决定的常数。

由.上式可知当Rz、 Ra为常数时，R,和R2对输出电压的作用方向相反利用這个基本特性可实现对温度引起应变片电阻变化的影响因素的补偿，并且补偿效果较好这是最常用的补偿方法

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