电阻应变片的结构及工作原理
电阻应变片的结构如图413所示，其中，
敏感栅是应变片中把应变量转换成电阻变化量的
2
敏感部分，它是用金属丝或半导体材料制成的单丝4
或栅状体。引线是从敏感栅引出电信号的丝状或带
状导线。
1粘结剂：是具有一定电绝缘性能的粘结
5
31
材料，用它将敏感栅固定在基底上。2覆盖层：用来保护敏感栅而覆盖在上面的
绝缘层。3基底：用以保护敏感栅，并固定引线的
图413电阻应变片
1敏感栅；2引线；3粘结剂；4覆盖层；5基底
几何形状和相对位置。
电阻应变片能将力学量转变为电学量是利用了金属导线的应变电阻效应。我
们知道，金属导线的电阻R与其长度L成正比，与其截面积A成反比，即
式中是导线的电阻率。
RLA
413
如果导线沿其轴线方向受力产生形变，则其电阻值也随之发生变化，这一物理现象
被称为金属导线的应变电阻效应。为了说明产生这一效应的原因，可将式（413）
取对数后进行微分得
dRdLdAdRLA
414
式中，dL为金属导线长度的相对变化，用轴向应变来表示，即dL；dA是截面
L
LA
积的相对变化。Ar2（r为金属导线的半径），dA2dr，dr是金属导线半径的Arr
相对变化，即径向应变r。导线轴向伸长的同时径向缩小，所以轴向应变与径向应变r有下列关系：
r
415
为金属材料的泊松比。根据实验，金属材料电阻率相对变化与其体积的相对变化之间的关系为
dCdV，C为金属材料的一个常数，如铜丝C1。V
由VAL我们可导出dV与、r之间的关系。V
f由此得出
dVV

dAA
dLL
2r

2

12
dCdVC12V
代入式（414）得
dRR

C1
2


2

1
2

C1
2

Ks
416
Ks称为金属丝灵敏系数，其物理意义是单位应变引起的电阻相对变化。由式（416）
可见Ks由两部分组成，前一部分由金属丝的几何尺寸变化引起，一般金属的在03
左右，因此1216，后一部分为电阻率随应变而引起变化的部分，它除与金属丝
几何尺寸有关外还与金属本身的特性有关。Ks对于一种金属材料在一定应变范围内是一常数，于是得出
RR

Ks
LL
417
为表示应变片的电阻变化与试件应变的关系，引入应变片的灵敏系数K，定义为：
试件受到一维应力的作用时，如应变片的主轴线与应力方向一致，则应变片的电阻变化
率
RR
和试件主应力方向的应变

x
即
LL

之比称为应变片的灵敏系数，即
RKR
x
418
由于粘结剂传递形变的失真与应变片的横向变形等因素的影响，应变片的灵敏系数K总是小于金属丝的灵敏r