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第3章 应变和力的测试 电阻应变片的分类 电阻应变片主要分为金属电阻应变片和半导体应变片两类。 金属电阻应变片分体型和薄膜型。属于体型的有电阻丝栅应变片、箔式应变片、应变花等。 半导体应变片是用锗或硅等半导体材料作为敏感栅。 灵敏度系数K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（?ρ/ρ）/ε。 对金属材料：1+2μ＞＞(? ρ/ρ)/ε 对半导体材料：(? ρ/ρ)/ε＞＞1+2μ 大量实验证明，在电阻丝拉伸极限内， 电阻的相对变化与应变成正比，即K为常数。  半导体应变片及金属丝式应变片的结构 半导体应变片外形 箔式应变片的外形 在平面力场中，为测量某一点上主应力的大小和方向，常需测量该点上两个或三个方向的应变。 为此需要把两个或三个应变片逐个粘结成应变花，或直接通过光刻技术制成。 应变花分互成45°的直角形应变花和互成60°的等角形应变花两种基本形式。 应变片的工作原理 单臂电桥 全桥四臂工作方式的灵敏度最高，双臂半桥次之，单臂半桥灵敏度最低。 双臂电桥 R1、 R2为应变片， R3、R4为固定电阻 。应变片R1 、R2 感受到的应变?1~?2以及产生的电阻增量正负号相间，可以使输出电压Uo成倍地增大。 四臂全桥 (2)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 ，用镊子将应变片放上去，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 。 (3)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。 (4)焊接： 将引线和端子用烙铁焊接起来，注意不要把端子扯断。 (5)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。 3.2.3 应变式电阻荷重传感器及其应用 应变效应的应用十分广泛。它可以测量应变应力、弯矩、扭矩、加速度、位移等物理量。电阻应变片的应用可分为两大类：第一类是将应变片粘贴于某些弹性体上，并将其接到测量转换电路，这样就构成测量各种物理量的专用应变式传感器。 第二类是将应变片贴于被测试件上，然后将其接到应变仪上就可直接从应变仪上读取被测试件的应变量。 应变式力传感器 各种悬臂梁 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 应变式荷重传感器外形及受力位置（续） 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 汽车衡（以下参考北京远亚兴业商贸有限公司资料 ） 汽车衡称重系统 荷重传感器用于构件的称重 荷重传感器 （共 3个，120度分布，以达到均衡目的，另两个未拍出） 电子秤 电子天平 人体秤 吊钩秤 应变式数显扭矩扳手 END F F 固定点 固定点 电缆 F R 1 R 2 R 4 F F 底座 垫块 电缆 磅秤 超市打印秤 远距离显示 电子天平的精度可达十万分之一 出版社 理工分社 工程测试技术及应用—王振成主编 3.1 电阻应变片的结构及工作原理 1.结构 电阻应变片（简称应变片）的作用是把导体的机械应变转换成电阻应变，以便进一步电测。 电阻应变片的结构 金属电阻丝应变效应 一根金属电阻丝，在其未受力时，原始电阻值为： 当电阻丝受到拉力F作用时， 将伸长Δl，横截面积相应减小ΔA，电阻率因材料晶格发生变形等因素影响而改变了Δρ，从而引起电阻值变化量为 ： 式中：dL/L——长度相对变化量，用应变ε表示为 电阻相对变化量： dA/A——圆形电阻丝的截面积相对变化量，设r为电阻丝的半径，微分后可得dA=2πr dr，则 ： 材料力学：在弹性范围内，金属丝受拉力时，沿轴向伸长， 沿径向缩短， 轴向应变和径向应变的关系可表示为 ： μ为电阻丝材料的泊松比， 负号表示应变方向相反。 推得： 定义：电阻丝的灵敏系数（物理意义）：单位应变所引起的电阻相对变化量。其表达式为 金属丝式应变片的内部结构 a—丝式应变花；b—箔式应变花 应变花的基本形式 金属丝受拉时，l变长、r变小，导致R变大 。 3.2 测量电路 3.2.1 直流电桥 1. 直流电桥平衡条件 图2.3 直流电桥 当