第七章应变片电测法在机械量测量中的应用

第7 章 电阻应变式传感器 7.1 基本原理 在工程结构的强度分析中，了解和掌握力、力矩、位移、速度、加速度以及流体的压力等物理量的大小及其变化规律是十分重要的，而这些数据的获取常常是通过工程测量。 工程测量的方法有很多，应用较为普遍的是电测法。其基本原理是通过特定的转换元件和由它组成的转换装置，把被测物理量转换为电信号，然后再用专门的仪器对电信号进行测量。根据工作原理，转换元件可以有不同的类型，但简单而又实用的一种就是电阻应变计，而由它组成的转换装置称为电阻应变式传感器。 电阻应变式传感器，早在上世纪 30 年代末，由美国E.Simmons 和A.C.Ruge 制造出第一批应变计以后不久，在40 年代初（1944 年）就发明了粘贴式电阻应变传感器。至今已有半个多世纪的发展历史。其间，几乎每间隔10 年就出现一次质的飞跃。 40、50 年代，是传感器早期发展阶 段 。当 时 弹 性 材 料 、纸 基丝 式应变计以及粘结剂 均处 于 发展研 究 阶 段 ，其性 能 还 不完 善 。因 此 ，电阻应变式传感器的准 确 度、稳 定性 都 不能 满足 测量技 术 的要求 。 自 50 年代，箔 式电阻应变计问 世后，应变计的温 度特性 和粘结剂 的力学 性 能 都 得 到 改善 ，使 传感器的温 度影 响 及蠕 变影 响 有了明显 抑 制，精 度提 高 了约 一个数量级 。 在60 年代中期，传感器进入 了测量领 域 。从 60 年代末到 80 年代初的10 余 年中，由于与 传感器性 能 密 切 相 关 的各 项 技 术 所 取得 的突 破 性 进展，使 电阻应变式传感器获得 了前 所 未有的高 速发展。 80 年代以后，随 着 加工工艺 、粘贴工艺 等的技 术 进步 ，使 传感器的准 确 度、可靠 性 大大提 高 ，在测量技 术 领 域 里 得 到 了广 泛 应用，成为应变电测技 术 中的重要组成部 分。现在，传感器已由单纯 作为转换元件而发展成为多功 能 、智 能 化的信息 测量元件。特别 是微 电子 和微 机 械 技 术 发展，必 将 给 的传感器发展带 来 更 广 阔 的空 间 7.1.1 传感器的构造与原理 以电阻应变计为转换元件的电阻应变式传感器，主 要由弹 性 元件和粘贴于 其上的电阻应变计构成。其工作原理是，由于 被测物理量（如 载 荷 、位移、压力等）能 够 在弹 性 元件上产生 弹 性 变形 （应变...