应变电阻式传感器构成

应变电阻式传感器构成

定义与构成

应变电阻式传感器主要由两部分组成：弹性敏感元件（弹性体）和电阻应变片。弹性体是直接承受被测力或压力的结构件，通常采用金属（如合金钢、铝合金）或非金属（如石英）制成，其形状根据应用设计（如梁、柱、膜片等）。电阻应变片是感知应变的敏感元件，由敏感栅、基底、覆盖层和引线组成。敏感栅常用金属箔或半导体材料制作，用粘贴剂固定在基底上。

作用

• 弹性体：将被测物理量（力、压力、位移等）转化为弹性体表面的应变（伸长或缩短）。例如，悬臂梁受力弯曲时，上表面产生拉伸应变，下表面产生压缩应变。
• 应变片：利用应变效应（导体或半导体材料在机械变形时电阻发生变化）将应变转化为电阻变化。电阻变化率与应变的关系为：

其中 $K$ 为应变片的灵敏系数，$\epsilon$ 为轴向应变。

工程理解

在实际传感器中，应变片通过专用粘贴剂紧密贴合在弹性体的特定位置。当弹性体受力变形时，应变片随之同步变形，其电阻值发生变化。通过测量电路（如惠斯通电桥）将电阻变化转换为电压或电流信号，即可间接测得被测量。应变片必须与弹性体绝缘，并且引线用于连接测量电路。不同弹性体结构（如柱式、梁式、膜片式）适用于不同量程和精度要求，构成是传感器性能的基础。