电阻式传感器：应变式传感器的工作原理与应用

"上式表明-应变式传感器" 应变式传感器是电阻式传感器的一种，主要利用电阻应变片将物体的形变转化为电阻值的变化，进而通过测量电路转化为电量输出，以检测力、压力、位移等非电量参数。在描述中提到了几个关键点： 1. 当ΔRi（电阻变化量）远小于原始电阻R时，电桥的输出电压与应变呈线性关系。这意味着传感器的输出与被测量的物理量变化成正比，便于进行线性分析和数据处理。 2. 应变片的极性决定了电桥输出电压的计算方式。如果相邻桥臂的应变极性相同，输出电压为两者之差；若极性不同，则为两者之和。相对两桥臂的情况也类似，应变极性一致时输出为两者之和，反之为两者之差。这关系到传感器对正负应变的响应特性。 3. 电桥供电电压U的高低直接影响输出电压U0。电压越高，输出越大，但同时会增加电阻应变片中的电流，如果超过允许的最大工作电流，可能导致传感器出现蠕变（长期稳定性下降）和零漂（零点输出不稳）。 4. 提高电阻应变片的灵敏系数K能增强电桥的输出电压，使得对微小应变更敏感，从而提高测量精度。灵敏系数是衡量应变片性能的重要指标。 在实际应用中，电阻式传感器，尤其是应变式传感器，因其结构简单、体积小巧、使用便捷、性能稳定以及高灵敏度和快速动态响应等特点，被广泛应用于多个领域。例如，它们可以用来测量力、压力、位移、应变、加速度以及温度等参数。其中，金属应变片是应变式传感器的核心组成部分，其工作原理基于金属材料的电阻应变效应，即材料在受到外力作用产生形变时，电阻值会发生相应变化。 应变和应力是理解应变式传感器工作原理的关键概念。应变是指物体在外力作用下发生的几何形状或尺寸变化，而应力则是材料内部抵抗外力的反作用力，以单位面积上的力表示。应力通常分为正应力（与应变方向平行）和切应力（与应变方向垂直），这两种应力在材料内部共同作用，影响着物体的形变行为。 应变式传感器通过应变片将物理量的改变转化为电信号，而这一过程涉及到了材料的物理性质、电桥电路的特性以及测量电路的设计等多个方面，使得这类传感器在工程和科研领域有着广泛的应用。