電阻應變片的選擇與應用

1、電阻應變片的選擇與應用電阻應變片的選擇與應用康凡南京信息工程大學電子工程系南京210044摘要：摘要：本文主要從電阻應變片的形式、尺寸、阻值、溫度、蠕變等幾個方面，談了選用電阻應變片的方法和原則，還介紹了電阻應變片在一些新技術中的應用，以及電阻應變片未來的發(fā)展。對電阻應變片的選擇要點與應用注意事項做了簡要的論述。關鍵詞：關鍵詞：電阻應變片；傳感器；柵長；頻率；蠕變；電阻應變測試技術。1引言：引言：電阻應變片是一種電阻式的敏感元件，它一般

2、由基底、敏感柵、覆蓋層和引線四部分組成。把一根電阻絲機械的分布在一塊有機材料制成的基底上，即成為一片應變片?，F(xiàn)在使用的稱重傳感器、力傳感器，絕大部分都是電阻應變式傳感器。隨著傳感器在科學技術領域、工農業(yè)生產以及日常生活中發(fā)揮著越來越重要的作用，對傳感器技術的要求也越來越高。以下討論的是傳感器生產選用電阻應變片應著重考慮的因素及傳感器在生產方面的應用。2電阻應變片的工作原理電阻應變片的工作原理2.1金屬的電阻應變效應金屬的電阻應變效應當金

3、屬絲在外力作用下發(fā)生機械型變時，其電阻值將發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為電阻的應變效應。2.2應變片的基本結構及量原理應變片的基本結構及量原理各種電阻應變片的結構大體相同，一般以合金電阻絲繞成形如柵欄的敏感柵，敏感柵粘貼在絕緣的基底上，電阻絲的兩端焊接引出線，敏感柵上面粘貼有保護用的覆蓋層。用應變片測量受力應變時，將應變片粘貼于被測對象的表面。在外力作用下，被測對象表面產生微小機械變形時，應變片敏感柵也隨同變形，其電阻值發(fā)生相應變化。通過轉換電

4、路轉換為相應的電壓或電流變化。其存在如下關系式:=kRR??式中:為電阻變化率k為靈敏系數(shù)為應變值。RR??圖1電阻應變片結構圖絕緣電阻是指應變片的引線與被測試件之間的電阻值。通常要求50～100M左右。?絕緣電阻過低，會造成應變片與試件之間漏電而產生測量誤差。如果應變片受潮，絕緣電阻大大降低。應變片絕緣電阻取決與粘合劑及基底材料的種類以及它們的固化工藝?；着c膠層愈厚，絕緣電阻愈大，但會使應變片靈敏系數(shù)減小，蠕變和滯后增加，因此基底與

5、膠層不可太厚。2.4電阻應變片的優(yōu)點電阻應變片的優(yōu)點與其他測量手段相比，電阻應變片有以下優(yōu)點：（1）測量應變的靈敏度和精確度高，性能穩(wěn)定、可靠，可測1～2，誤差小于??1％。（2）應變片尺寸小、重量輕、結構簡單、使用方便、響應速度快。測量時對被測件的工作狀態(tài)和應力分布影響較小，既可用于靜態(tài)測量，又可用于動態(tài)測量。（3）測量范圍大。既可測量彈性變形，也可測量塑性變形。變形范圍可從1％～20％。（4）適應性強?？稍诟邷?、超低溫、高壓、水下、

6、強磁場以及核輻射等惡劣環(huán)境下使用。（5）便于多點測量、遠距離測量和遙測。3電阻應變片的選擇電阻應變片的選擇3.1電阻應變片應具有的基本特性電阻應變片應具有的基本特性1具有適當?shù)木€性靈敏系數(shù)，并且穩(wěn)定性較高；2具有蠕變自補償功能；3具有小的電阻溫度系數(shù)，熱輸出小，零點漂移?。?橫向效應系數(shù)小，機械滯后小，疲勞壽命高；5具有較好的穩(wěn)定性、重復性，并且能夠在較寬的溫度范圍內工作；6適用于動態(tài)和靜態(tài)測量。滿足以上要求的電阻應變片的種類很多，具體

7、選用時還要根據(jù)彈性體的結構、應力狀態(tài)、材料、使用環(huán)境條件、以及電阻應變片的阻值、尺寸、蠕變匹配等因素，綜合考慮選用合適的應變片。3.2應變片結構形式的選擇根據(jù)應變測量的目的、被測試件的材料和其應力狀態(tài)以及測量精度，選擇應變片的形式，對于測試點應力狀態(tài)是一維應力的結構，可以選用單軸應變片，已經知道主應力方向的二維應力結構，可以使用直角應變花，并使其中一條應變柵與主應力方向一致，如主應力方向未知就必須使用三柵或四柵的應變花。對于傳感器設計來