应变片分类

应变片分类

应变片分类

应变片是电阻式传感器的核心元件，根据制造材料和工作原理不同，主要分为金属应变片和半导体应变片两大类。

1. 金属应变片

金属应变片利用金属导体的电阻应变效应，即导体电阻随机械形变而变化的物理现象。电阻变化与应变的关系为：

其中，$K$为灵敏系数，$\epsilon$为轴向应变。金属应变片灵敏系数较小（$1.5\sim 2.0$），但稳定性好、线性范围宽、温度性能较优。

• 丝式应变片：用金属细丝（如康铜、镍铬合金）绕制或平铺在基底上，常见有回线式、短接式等。制造简单，但散热性较差，横向效应较大。
• 箔式应变片：用光刻、腐蚀工艺将金属箔（厚度$0.003\sim 0.01\text{mm}$）制成栅状。优点是散热好、允许电流大、横向效应小、形状可自由设计，是当前应用最广的类型。

2. 半导体应变片

半导体应变片基于压阻效应——半导体材料受到应力时电阻率发生显著变化（主要由载流子迁移率变化引起）。灵敏系数可达$60\sim 170$（比金属高几十倍），机械滞后小。但温度稳定性差，电阻–应变非线性较大。

常见材料有单晶硅、锗、砷化镓等。通常做成单根条状或P型/N型扩散电阻。

此外，按使用环境温度可分为低温、常温、高温应变片；按基材可分为纸质、胶质、金属基底等。选用时需根据测量要求、温度范围、应力大小和精度需求综合判断。