传感器与检测技术（第2 版）33 第 3 章电阻式传感器（知识点）知识点 1概述电阻式传感器的基本工作原理是将被测量的变化转化为传感器电阻值的变化，再经一定的测量电路实现对测量结果的输出。电阻式传感器应用广泛、种类繁多，如电位器式、应变式、热电阻和热敏电阻等；电位器式电阻传感器是一种把机械线位移或角位移输入量通过传感器电阻值的变化转换为电阻或电压输出的传感器；应变电阻式传感器是通过弹性元件的传递将被测量引起的形变转换为传感器敏感元件的电阻值变化。知识点 2 工作原理应变（ stress ）是物体在外部压力或拉力作用下发生形变的现象。当外力去除后物体又能完全恢复其原来的尺寸和形状的应变称为弹性应变 。具有弹性应变特性的物体称为弹性元件 。应变电阻式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器。应变电阻式传感器在力、力矩、压力、加速度、重量等参数的测量中得到了广泛的应用。应变电阻式传感器的基本工作原理：当被测物理量作用在弹性元件上，弹性元件在力、力矩或压力等的作用下发生形变，产生相应的应变或位移，然后传递给与之相连的电阻应变片，引起应变敏感元件的电阻值发生变化，通过测量电路变成电压等电量输出。输出的电压大小反映了被测物理量的大小。知识点 3 应变效应如图 3.1 所示。一根具有应变效应的金属电阻丝，在未受力时，原始电阻值为：ALR（3.1 ）式中：R－电阻丝的电阻－电阻丝的电阻率L －电阻丝的长度A－电阻丝的截面积。第 3 章电阻式传感器34 图 3.1 应变效应当电阻丝受到拉力F 作用时将伸长， 横截面积相应减小，电阻率也将因形变而改变（增加），故引起的电阻值相对变化量通过对式（3.1 ）进行全微分可得：2RLrRLr＝＋（3.6 ）其中：LL－电阻丝轴向（长度）相对变化量，即轴向应变 ，用表示。即：LL（3.7 ）基于材料力学相关知识，径向应变与轴向应变的关系为：LLrr ＝－（ 3.8 ）式中：－电阻丝材料的泊松比。将（ 3.7 ）、（3.8 ）式代入（ 3.6 ）式可得：12RR＝＋（ ＋）（3.9 ）通常把单位应变引起的电阻值相对变化量称为电阻丝的灵敏度系数，表示为：12R RK（3.10 ）实验证明：在电阻丝拉伸极限内，电阻的相对变化与应变成正比，即K 为常数。知识点 4 电阻应变片种类应力（ strain）与应变的关系为：E＝（3.11 ）式中：－被测试件的应力E －被测试件的材料弹性模量。传感器与检测技术（第2 版）35 应力与力 F 和受力面...
