电阻应变式传感器概述

胡杨铁道机车专业教学资源库《机车车辆检测技术》课程湖南铁道职业技术学院谭斌电阻应变式传感器的概述目录CONTENTS01电阻应变式传感器相关概念02电阻应变式传感器的优缺点03电阻应变式传感器的基本原理

电阻应变式传感器是以电阻应变片为转换元件的电阻式传感器。电阻应变式传感器由弹性敏感元件、电阻应变片、补偿电阻和外壳组成，可根据具体测量要求设计成多种结构形式。应变：物体在外部压力或拉力作用下发生形变的现象。弹性变形：物体在外力作用下改变原来尺寸或形状的现象称为变形。若外力去掉后物体又能完全恢复其原来的尺寸或形状，这种变形称为弹性变形。弹性元件：具有弹性应变特性的物体。相关概念

当被测物理量作用于弹性元件上，弹性元件在力、力矩或压力等的作用下发生变形，产生相应的应变或位移，然后传递给与之相连的应变片，引起应变片的电阻值变化，通过测量电路变成电量输出。输出的电量大小反映被测量的大小。测量过程可以描述为：基本原理被测量的变化→电阻应变片阻值变化→电信号输出（1）

优点（1）结构简单，使用方便，性能稳定、可靠；（2）易于实现测试过程自动化，多点同步测量及远距离测量；（3）灵敏度高，测量速度快，适合静态、动态测量；（4）可以测量各种物理量。（2）缺点对于大应变有较大的非线性、输出信号较弱，但可采取一定的补偿措施;优缺点金属应变片，在其未受力时，原始电阻值为R，受力后，发生弹性形变，则：测量原理电阻应变效应：导体、半导体材料在外力作用下发生机械形变，导致其电阻值发生变化的物理现象称为电阻应变效应。因此在金属应变片的弹性范围内，电阻的相对变化

R/R与应变成正比FF应变式荷重传感器的外形应变片的粘贴位置F测量原理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。测量原理演示测量原理动画演示用应变片测量应变或应力时，根据上述特点，在外力作用下，被测对象产生微小机械变形，应变片随着发生相同的变化，同时应变片电阻值也发生相应变化。当测得应变片电阻值变化量

R时，便可得到被测对象的应变值。σ=E·ε

应变片测量原理应力值σ正比于应变

，而试件应变

正比于电阻值的变化，所以应力σ正比于电阻值的变化，这就是利用应变片测量应变的基本原理。

（1）直流电桥电路直流电桥电路的4个桥臂是由R1、R2、R3、R4组成，其中a、c两端接直流电压Ui，而b、d两端为输出端，其输出电压为Uo。

测量转换电路测量原理动画演示

根据可变电阻在电桥电路中的分布方式，电桥的工作方式有以下3种类型。①半桥单臂工作方式。即只有一个应变片接入电桥，在工作时，其余3个桥臂电阻的阻值没有变化。灵敏度为ui/4测量电桥的类型②半桥双臂工作方式在试件上安装两个工作应变片，一个受拉应变，一个受压应变，接入电桥相邻桥臂，称为半桥差动电路，电桥的输出电压为

差动电桥无非线性误差，而且电桥电压灵敏度K=Ui/2，比单臂工作时提高一倍，同时还具有温度补偿作用。

测量电桥的类型③全桥4臂工作方式。若将电桥4臂接入4片应变片，即2个受拉应变，2个受压应变，将2个应变符号相同的接入相对桥臂上，构成全桥差动电路。电桥的4个桥臂的电阻值都发生变化，电桥的输出电压为：

测量电桥的类型此时电桥电压灵敏度