应变片的种类原理和结构
应变片的原理
金属电阻材料受到外部拉伸力或压缩力时，就被拉伸或缩 短，其电阻值亦随之增加或降低。 当金属电阻材料受到应变ε时，假设电阻R受其影响改变 了⊿R时，则下述方程式成立。ΔR/R =Ks·ε 应变率Ks是表示应变片灵敏度的系数。用于一般应变 片的铜镍合金和镍铬合金的应变率Ks大约为2.
应变片的结构
一般的应变片是在电绝缘体的树脂基底上，安装电阻材 料的金属箔和引出导线的应变片导线。应变片的结构如 图2所示。 使用专用粘合剂把应变片粘贴到测量部位。测量部位产 生的应变通过粘合剂和应变片的基底传递给应变片传感 部。为了精-确地测量应变，选择的应变片和粘合剂必须 符合测量材料和使用温度等条件。
应变片的种类
应变片分为箔式应变片、绕线式应变片、半导体式应变片。
应变、应力和泊松比
当材料受到拉力P的作用时，材料内部会产生相对的应 力σ。截面发生和应力相同比例的收缩的同时，材料会 伸长，受力前的长度L的伸长长度为ΔL（图1上图）。
此时两者的伸长比率称为应变，用公式
表示 （拉伸应变）。另一方面，材料受到压缩力时，应变 公式表示为
例如 ：长度为100mm的材料受到拉力后出现0.01mm的 变形时
因此，应变为无名数，数值后加上×10−6应变量，με， μm/m等进行表示。我公司将应变表示为“×10−6应变量”， 读作微应变。 材料根据受力在内部发生的应力与应变之间，按照胡克 定律，表示为以下公式 ：
通过这个公式，应变乘以轴向弹性系数可以求得应力。
材料受到轴向拉力P时，随着材料向轴方向的伸长，直
角方向收缩。轴方向的伸长称为轴向应变，直角方向的
缩短称作横向应变，轴向应变与横向应变的比值绝-对值
称作泊松比。用下述公式
表示。泊松比因材料而异。主要材料的轴向弹性系数和
泊松比，请参考工业材料的机械性质 （P.9-1）.
应变片的测量原理
当单独使用应变片时，由于应变片产生的电阻变化极小，
通过图3所示的惠斯顿电桥，将电阻变化转换为电压变
化来进行测量。图3中各电阻为R1，R2，R3，R4（Ω），
电桥电压为Ｅ（V）时，输出电压e 0（V） 为 ：
当电阻R1为应变片时，根据应变，若R1仅变化了ΔＲ，
此时，如果 R1＝R2＝R3＝R4＝Ｒ
因Ｒ》ΔＲ，
在得出与电阻变化部分成比例的输出电压的同时，还可 得出与应变片成比例的输出电压。将该微小电压通过放 大器放大后，可得到模拟输出，也可显示为数据。
应变片的接线法
使用应变片构成电桥回路时，根据测量目的的不同可采 用1/4桥、半桥、全桥法。接线法分别如图4，图5，图6所示。 根据测量目的，应变片配置、接线法、电桥输出等也形式 多样，请参考应变片电桥的组合方法范例 （P.9-7, 9-8）.
1/4桥法
是电桥回路一边的应变片与另外三边的固定电阻相连接
的电路。可简单地进行一般应力、应变的测量，所以应
用十分广泛。但是由于图4-1的1/4桥双线式接线法导线
的影响较大，当温度变化大及导线过长时，必须采用图
4-2的1/4桥3线式接线法。关于1/4桥3线式接线法，请参
考导线的温度影响补偿法 （P.9-4）.
总结：应变片是将机械尺寸的微小变化（应变）转变为电信号的传感器。如果将其粘贴在材料上，或结构体的表 面测量应变、就可以了解它们的强度和安全性。因此，应变片被广泛应用于机械、汽车等交通工具、电气、 电机、土木建筑、医学、食品等领域。 此外，还被用作力、压力、加速度、振动、位移、扭矩等传感器的感应元件，以及用于测量和控制生产线等。 我公司自1951年开始生产应变片以来，秉承精湛的技术和丰富的经验生产出众多具有出色性能的适合在各 种环境下使用的各种应变片。
