大连理工大学
大学物理实验报告
院（系）材料学院
专业
材料物理班级
0705
姓名童凌炜学号200767025实验台号实验时间2009年03月06日，第二周，星期五第56节
成绩教师签字
实验名称
教师评语
电阻应变式传感器
实验目的与要求：1学习电阻应变式传感器的基本原理、结构、特性和使用方法2测量比较几种应变式转换电路的输出特性和灵敏度3了解温度变化对应变测试系统的影响和温度补偿方法
主要仪器设备：CSY10A型传感器系统实验仪
实验原理和内容：1应变效应
导体或半导体在外力的作用下发生机械变形时，其阻值也会发生相应的变化，成为应变效应。电阻应变片的工作原理即是基于这种效应，将本身受力形变时发生的阻值变化通过测量电路转换为可使用的电压变化等以提供相关力的大小。金属丝的电阻应变量可由以下算式表达：
金属丝的原始电阻值为RL，收到轴向拉力时，发生电阻值变化R，变化比例的表达式为：S
RLS，根据金属丝在力学和材料学上的相关性质，在弹性范围内可以对公式进RLS
行改写，
得到
RR
12
LL
L


L
k
L，L
其中系数k称为电阻应变片的灵敏系数，
表示单位应变量引起的电阻值变化，它与金属丝的几何尺寸变化和本身的材料特性有关；一般半
1
f导体的灵敏系数要远大于金属的灵敏系数。（由于受力会影响到半导体内部的载流子运动，固可以非常灵敏地反映细微的变化）
2电阻式应变传感器的测量电路
转换电路的作用是将电阻变化转换成电压或电
流输出，电阻应变式传感器中常用的是桥式电
路，本实验使用直流电桥。
驳接阻抗极高的仪器时，认为电桥的输出端断
路，只输出电压信号；根据电桥的平衡原理，
只有当电桥上的应变电阻发生阻值变化时，电
压信号即发生变化；电桥的灵敏度定义为
kv

VR
R
根据电阻变化输入电桥的方法不同，可以分为
单臂、半桥和全桥输入三种方式：
21单臂电桥
只接入一个应变电阻片，其余为固定电阻。设电桥的桥臂比为R4R3
，根据电桥的工作R1R2
原理，
并忽略一些极小的无影响的量，
可以得到输出电压的表达式为V



U1

2

R1R1
，
同
时得到单臂电桥灵敏度表达式kv

VR
R


U1
2
单臂电桥的实际输出电压与电阻变化的关系是非线性的，存在非线性误差，故不常使用。
22半桥
如图，接入两个应变电阻和固定电阻，设初始状态为R1R2R3R4RΔR1ΔR2ΔR，可以
得到电压表达式V

12
RUR
，
半桥灵敏度表达式kv

1U2
，
可见输出电压与电阻的变化r