作為測(cè)力的主要傳感器，應(yīng)變電阻傳感器的測(cè)力范圍從肌纖維到登月火箭不等，精度可達(dá)0.01%-0.1%。有拉伸型(柱、筒、環(huán))、彎曲型和剪切型。

應(yīng)變傳感器的特點(diǎn)：

材料類(lèi)型：金屬應(yīng)變片，半導(dǎo)體應(yīng)變片。

應(yīng)用范圍：應(yīng)變力、壓力、扭矩、位移、加速度。

優(yōu)點(diǎn)：使用方便，精度高，范圍大，體積小。

應(yīng)變器的核心部件：電阻應(yīng)變片，試件上的應(yīng)力變化轉(zhuǎn)化為電阻變化。

應(yīng)變效應(yīng):當(dāng)導(dǎo)體或半導(dǎo)體受到外力作用時(shí)，會(huì)發(fā)生機(jī)械變形，導(dǎo)致電阻發(fā)生變化。這種因變形而改變電阻的現(xiàn)象被稱(chēng)為應(yīng)變效應(yīng)。

若電阻絲長(zhǎng)度均勻，DL、DL、DA的變化將導(dǎo)致DR的變化。通過(guò)對(duì)上式的全微分，DR可獲得。

金屬的應(yīng)變效應(yīng)。

對(duì)長(zhǎng)度為L(zhǎng)、橫截面積為A、電阻率為P的金屬絲，其電阻值為R。

金屬的應(yīng)變效應(yīng)。

如果電阻絲是圓形的，那么A=nr2，對(duì)r微分da=2nrdr，貝D。

它是金屬材料的泊松系數(shù)。

定義：KS是金屬絲的敏感系數(shù)，表示單位應(yīng)變引起的電阻相對(duì)變化。

確定金屬材料，(1+2)項(xiàng)是常數(shù)，其值約為1~2，實(shí)驗(yàn)證明dp/p/sx也是常數(shù)。

依據(jù)應(yīng)力。與應(yīng)變s的關(guān)系：

應(yīng)變s^dr,o^dro。

應(yīng)力可通過(guò)彈性元件轉(zhuǎn)換為應(yīng)變，這是應(yīng)變傳感器測(cè)量應(yīng)力的基本原理。

與應(yīng)變成正比的金屬電阻相對(duì)變化。

受兩個(gè)因素影響的靈敏度KS：

(1)應(yīng)變片受力后材料幾何尺寸的變化，即1+2；

(2)材料電阻率在應(yīng)變片受力后的變化，即(dp/p)/sxo。

金屬材料：

在靈敏度系數(shù)表達(dá)式中，1+2號(hào)的值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于(dp/p)/sx。

應(yīng)變是量綱為1的數(shù)字。應(yīng)變通常很小，通常用10-6來(lái)表示。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)應(yīng)變變?yōu)?.0001時(shí)，通常在工程中表示為1x10-6或m/m。微應(yīng)變也常被稱(chēng)為應(yīng)變測(cè)量。

半導(dǎo)體應(yīng)變片又稱(chēng)壓阻傳感器。

純電阻元件由半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)制成。

壓阻效應(yīng)：

隨著作用應(yīng)力的變化，半導(dǎo)體材料的電阻率發(fā)生了變化。

在軸向力受到半導(dǎo)體材料的影響下，電阻相對(duì)變化。

nl半導(dǎo)體材料的壓阻系數(shù)。1+2項(xiàng)隨幾何形狀而變化，nle項(xiàng)為壓阻效應(yīng)，隨電阻率而變化。

半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)。

結(jié)果表明，nle的靈敏度系數(shù)是1+2的近百倍，因此可以忽略1+2，所以半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)：

半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)是金50倍。

半導(dǎo)體應(yīng)變片的優(yōu)點(diǎn)：

體積小，靈敏度高，頻率響應(yīng)范圍廣，輸出范圍廣，無(wú)需放大器，可直接與記錄儀連接，使測(cè)量系統(tǒng)簡(jiǎn)單。