电阻应变式传感器在实际工作中的应用

电阻应变式传感器的应用又分为两大类：一类是直接用来测定结构的应变或应力，即直接将应变片粘贴在被测构件的预定部位上，可以测得构件的拉应力、压应力、扭矩或弯矩等，为结构设计、应力校核或构件破坏的预测等提供可靠的实验数据；另一类是将应变片粘贴于弹性敏感元件上，作为测量力、位移、压力、加速度等物理参数的传感器，弹性元件在被测物理量的作用下，得到与被测量成正比的应变，然后由应变片转换为电阻的变化，再通过电桥转换为电压输出。

（1）电阻应变式力传感器

电阻应变式力传感器根据弹性元件的不同形状可制成柱形、环形、悬臂梁式等，如图2-11所示。

图2-11　力传感器

1）柱形力传感器：柱形力传感器如图2-11a所示，弹性元件分为实心和空心柱体两种结构。测试时，一般将应变片对称地粘贴在柱体表面的中间部分。输出电压Uo为

式中，A为柱形截面积（m2）；圆柱d为圆柱直径或圆筒内径（m）；当为圆筒时D为圆筒外径；当为方柱时A=ab，a、b为方柱边长（m）；E为弹性模量（Pa）；F为被测力（N）；μ为泊松系数；K为应变片的灵敏系数；Ui为电桥电源电压（V）。

弹性元件应变值为

2）环形力传感器：环形弹性元件可分为圆环形和扁环形结构，图2-11b为圆环形结构。其输出电压为

式中，R为圆环半径（m）；δ为圆环厚度（m）；b为圆环宽度（m）。(www.xing528.com)

弹性元件应变值为

3）悬臂梁式力传感器：如图2-11c所示，在梁固定端附近的上、下表面各粘贴两个应变片，并接成全桥工作方式。其输出电压为

式中，l为受力点至应变片中心距离（m）；b为梁的宽度（m）；h为梁的厚度（m）。

弹性元件应变值为

（2）应变式扭矩传感器

应变式扭矩传感器如图2-12所示。输出电压为

式中，K为应变片灵敏系数；ε为弹性元件应变，实心为空心为D为轴外径（m）；d为轴内径（m）；M为扭矩（N·m）；μ为泊松系数。

图2-12　应变式扭矩传感器