金属导体的电阻值随着它受力所产生机械变形(拉伸或压缩)的大小而发生变化的现象称之为金属的电阻应变效应。
电阻应变片可以分为3类:
(1)丝绕式
用电阻丝盘绕电阻片称为丝绕式电阻片,目前广泛使用的有半圆弯头平绕式,这种电阻片多用纸底和纸盖,价格低廉,适于实验室广泛使用,缺点是精度较差,横肉向效应系数较大。
(2)短接式
这种电阻片的制作比较容易,在一排拉直的电阻丝之间,在预定的标距上用较粗的导线相间地造成短路,这种电阻片有用纸底的,也有用胶底的。短路接式电阻片的优点是几何形状比容易于保证,而且横向效应系数近于零。
(3)箔式电阻片
它是在合金箔(康铜箔或镍铬箔)的一面涂胶形成胶底,然后在箔面上用照相腐蚀成形法制成的,所以几何形状和尺寸非常精密,而且由于电阻丝部分是平而薄的矩形截面,所以粘贴牢固,丝的散热性能好,横向效应系数也较低。
电阻应变片的测量原理为:金属丝的电阻值除了与材料的性质有关之外,还与金属丝的长度,横截面积有关。将金属丝粘贴在构件上,当构件受力变形时,金属丝的长度和横截面积也随着构件一起变化,进而发生电阻变化。 dR/R=Ks*ε 其中,Ks为材料的灵敏系数,其物理意义是单位应变的电阻变化率。
金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象,俗称为电阻应变效应。金属导体的电阻值可用下式表示: 式中:ρ——金属导体的电阻率(Ω·cm2/m) S——导体的截面积(cm2) L——导体的长度(m) 我们以金属丝应变电阻为例,当金属丝受外力作用时,其长度和截面积都会发生变化,从上式中可很容易看出,其电阻值即会发生改变,假如金属丝受外力作用而伸长时,其长度增加,而截面积减少,电阻值便会增大。当金属丝受外力作用而压缩时,长度减小而截面增加,电阻值则会减小。只要测出加在电阻的变化(通常是测量电阻两端的电压),即可获得应变金属丝的应变情
应变效应是指在材料受到外力作用时,由于材料的形变而引起的电学效应或热学效应。应变效应是材料学和物理学中的一个重要研究内容,包括压电效应、磁致伸缩效应、热致变形效应等。应变效应在电子、无线电通信等领域有着广泛的应用。
应变效应的定义如下:
金属导体的电阻值随着它受力所产生机械变形(拉伸或压缩)的大小而发生变化的现象称之为金属的电阻应变效应。
再简单点说,电阻值将发生变化这种现象称为“应变效应”。
“应变效应”的应用:
应变效应应用范围十分广泛,可测量应变、应力、力矩、位移、加速度、扭矩等物理参量。电阻式应变片应用模式有两种,一是将应变片粘贴于弹性刚体上组成平衡电桥,然后接到转换电路,构成专用应变传感器;二是将应变片粘贴于被测物体上,然后接到专用应变仪直接读取应变量。
电阻应变式传感器通常由以下材料制成:
弹性敏感元件:它通常由金属、合金或陶瓷材料制成,具有较好的弹性和变形能力。当外力作用于敏感元件上时,敏感元件会发生微小的变形。
电阻应变片:电阻应变片是电阻应变式传感器的核心部件,它通常由金属或半导体材料制成。电阻应变片的主要作用是将弹性敏感元件上的微小变形转换为电阻值的变化,从而实现对外界物理量的测量。
导线:是将电阻应变片与电路连接的部分,通常采用高精度的导线材料,如氧化铜、铜镍合金等。导线的长度、截面积和电阻值必须精确计算和控制,以确保传感器的精度和可靠性。
胶水:是用于固定电阻应变片和弹性敏感元件的一种材料,通常采用环氧树脂、聚氨酯等高强度胶水。胶水的粘附力必须足够强,以确保传感器的稳定性、精度和可靠性。
支架:是用于支撑弹性敏感元件和保护电阻应变片的一种部件,通常采用金属或塑料材料。支架的材料必须具有较高的强度和耐腐蚀性,以确保传感器在恶劣环境下的工作稳定性和寿命。
上述是电阻应变式传感器的主要制作材料,如需了解更多信息,请查阅专业书籍或咨询专业人士。
电阻应变式传感器通常由导电材料制成,常用的材料包括金属铬镍、合金等。这些材料具有良好的导电性能和稳定的物理特性,能够在受力作用下产生应变,从而改变其电阻值。
当外力作用导致传感器发生形变时,导电材料的电阻值会随之发生变化,从而实现对外力的测量和检测。
这种材料制成的传感器具有高灵敏度、稳定性和耐用性,广泛应用于工业、航空航天、汽车等领域的力学测量和控制系统中。
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