金属丝与箔式应变片比较：性能、应用与选择

在《自动检测技术及应用（第2版）》的第二章第一节电阻传感器中，主要讨论了金属丝式与箔式应变片的区别。金属丝式应变片由于其制造工艺简单，成本较低，常用于大规模、一次性测试，但存在蠕变问题，即在长期负载下会发生形变，导致电阻值变化不稳定，且金属丝容易脱胶。相比之下，箔式应变片采用金属箔作为敏感元件，通过光刻和腐蚀技术制作而成，具有更大的与片基接触面积，使得散热性能更好，因此蠕变现象较小，具有更好的一致性。箔式应变片适用于对精度要求较高的场合，如电子秤等应变式传感器。 应变片是电阻应变传感器的核心部分，其工作原理基于导体或半导体材料在受力作用下电阻值会发生变化的应变效应。金属丝应变片中，当金属丝受到拉伸时，长度增加而直径减小，电阻随之增大；而对于某些片状半导体，例如N型和P型硅，其电阻率在受压或拉伸时会有显著变化，这种现象被称为压阻效应，具有高灵敏度但非线性以及温度漂移的特性。 电阻应变传感器通常由电阻应变片、弹性元件以及测量转换电路组成，其中非平衡电桥设计可以提高信号处理的精度。在实际应用中，电阻应变片被广泛用于荷重传感器（如汽车衡和力矩传感器）以及压阻式固态压力传感器，后者利用半导体的压阻效应直接转换压力为电信号，用于液体深度测量的投入式液位计等设备。 课程内容还包括对应变片的种类、结构（如引出线、覆盖层、基底和电阻丝的组成）和粘贴方法的详细介绍，以及如何通过测量转换电路来准确地将机械形变转化为电信号。第二章第一节的重点在于深入理解应变效应的物理机制，并掌握如何设计和应用电阻应变传感器来满足不同场景的需求。