文档介绍：金属电阻应变片
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第二讲 应变式传感器
应变式传感器是根据应变原理，通过应变片和弹性元件将机械构件的应变或应力转换为电阻的微小变化再进行电量测量的装置。其基本构成如下框图所示。
图2-2-1 应变式传感器原理框图
应变式传感器广泛应用于应变、荷重、压力和加速度等机械量的测量。
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一、电阻应变片
1、应变效应与电阻应变片的工作原理 导体在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值亦将随之发生变化，这种现象称为应变效应。
对于半导体材料，在某一晶向受应力σ作用时，其电阻率将产生较大变化，而几何尺寸变化很小，这种现象称为压阻效应。相应的，半导体应变电阻也常称为压阻元件。半导体材料压阻效应的表达式为
μ为金属电阻丝的泊松比，对于金属电阻材料，k=2。
式（2-2-1）
式（2-2-2）
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2、电阻应变片的类型与结构
1）类型： 金属电阻应变片：丝式、箔式和薄膜式 半导体应变片：体型、薄膜型和扩散型
2）结构 金属电阻应变片的类型和结构如下图所示，它由敏感栅粘贴在基底上，上面覆盖保护层构成。基底有纸基和胶基两种。 应变片的纵向尺寸为工作长度，反映被测应变，其横向应变将造成测量误差。
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图2-2-2 金属电阻应变片的类型和结构
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3、应变片主要技术指标
参数名称
电阻值 /
 
灵敏度
电阻温度系数 / （1/C）
极限工作温度 /  
C
最大工作电流 /
  mA
PZ-120型
 
PJ-120型
 
BX-200型
 
BA-120型
 
BB-350型
 
PBD-1K型
 
PBD-120型
120
 
120
 
200
 
120
 
350
 
1000+10%
 
120+10%
 
 
 
 
 
140+5%
 
120+5%
2010-6
 
2010-6
 
—
 
—
 
—
 
%
 
%
-1040
 
-1040
 
-3060
 
-30200
 
-30170
 
60
 
60
20
 
20
 
25
 
25
 
25
 
15
 
25
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4、应变片主要技术指标（续）
4）其它表示应变计性能的参数（工作温度、滞后、
蠕变、零漂以及疲劳寿命、横向灵敏度等）。
2）电阻值：应变计的原始电阻值。
3）灵敏系数：表示应变计变换性能的重要参数。
1）几何参数：表距 和丝栅宽度b，制造厂常用
b× 表示。
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5、金属电阻应变片的材料
对电阻丝材料应有如下要求：
① 灵敏系数大， 且在相当大的应变范围内保持常数；
②ρ值大，即在同样长度、同样横截面积的电阻丝中具有较大的电阻值；
③ 电阻温度系数小，否则因环境温度变化也会改变其阻值；
④ 与铜线的焊接性能好， 与其它金属的接触电势小；
⑤ 机械强度高， 具有优良的机械加工性能。
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6、应变片的使用
（1）应变片的选择 主要考虑尺寸、初始电阻、绝缘电阻及允许工作电流。
（2）应变片粘贴 应变片的粘合剂的种类很多，要根据基片材料、工作温度、潮湿程度、稳定性，是否加温加压以及粘贴时间等多种因素合理选择粘合剂。应变片的粘贴工艺包括：
1）试件的表面处理。清洁
2）确定贴片位置。在试件应变最大的部位。
3）粘贴。清洗试件表面和应变片的底面, 涂敷粘合剂，将应变片贴在确定的位置处。贴片后，在应变片上盖上一张玻璃纸并加压，排出多余的胶水和气泡。
4）固化。
5）粘贴质量检查。
6）引线的焊接与防护。
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二、转换电路
电阻式传感器可以用直流电桥或交流电桥作为转换电路。
图2-2-3 常用电桥电路
a）单臂 b）双臂 c）全桥 d)交流电桥
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