【项目拓展】

电阻应变片除直接用以测量机械、仪器及工程结构等的应力、应变外，还常与某种形式的弹性敏感元件相配合，制成各种应变式传感器，用来测量力、压强、扭矩、位移和加速度等物理量。

1.应变式测力与荷重传感器

电阻应变式传感器的最大用武之地是在称重和测力领域。应变式测力传感器由应变计、弹性元件、测量电路等组成，根据弹性元件结构形式（柱形、筒形、环形、梁式、轮辐式等）和受载性质（拉、压、弯曲、剪切等）的不同，可分为许多种类，常见的有柱式、悬臂梁式、环式等，如图2-21所示。

（1）柱式力传感器

柱式力传感器的应变片粘贴在弹性体外壁应力分布均匀的中间部分，通常对称地粘贴多片，横向贴片作温度补偿用，如图2-22所示。柱式力传感器结构简单、紧凑，可承受很大载荷。用柱式力传感器可制成称重式料位计，如图2-23所示。

（2）梁式力传感器

常用的梁式力传感器有等截面梁应变式力传感器、等强度梁应变式力传感器以及一些特殊梁式力传感器（如双端固定梁、双孔梁、单孔梁应变式力传感器等）。梁式力传感器结构较简单，一般用于测量500kg以下的载荷。与柱式相比，应力分布变化大，有正有负。

梁式力传感器可制成称重电子秤，如图2-24（a）所示，原理图如图2-24（b）所示。当力作用于电子秤中的铝质悬臂梁的末端时，梁的上表面产生拉应变，下表面产生压应变，上下表面的应变大小相等，符号相反，粘贴在上下表面的应变片也随之拉伸和缩短，产生电阻值的变化，接入桥路后，就能产生输出电压。

2.压力传感器

压力传感器主要用于测量流体的压强，根据其弹性体的结构形式可分为单一式和组合式2种。图2-25所示为筒式应变压力传感器。在流体压力作用于筒体内壁时，筒体空心部分发生变形，产生周向应变ε_i，测出ε_i即可算出压强p，这种压力传感器结构简单，制造方便，常用于较大压力测量。

3.位移传感器

应变式位移传感器把被测位移量转变成弹性元件的变形和应变，然后通过应变计和应变电桥，输出正比于被测位移的电量。它可用于近测或远测静态或动态的位移量。图2-26（a）所示为国产YW型应变式位移传感器。这种传感器由于采用了悬臂梁—螺旋弹簧串联的组合结构，因此它适用于10～100mm位移的测量。

其工作原理如图2-26（b）所示。拉伸弹簧的一端与测量杆相连，另一端与悬臂梁上端相连。测量时，当测量杆随被测件产生位移d时，就要带动弹簧，使悬臂梁弯曲变形，产生应变，其弯曲应变量与位移量呈线性关系。

4.加速度传感器

图2-27为应变式加速度传感器的结构图。在应变梁2的一端固定惯性质量块1，梁的上下侧粘贴应变片4，传感器内腔充满硅油，以产生必要的阻尼。测量时，将传感器壳体与被测对象刚性连接。当被测物体以加速度a运动时，质量块受到一个与加速度方向相反的惯性力作用，使悬臂梁变形，该变形被粘贴在悬臂梁上的应变片感受到，并随之产生应变，从而使应变片的电阻发生变化，电阻的变化引起应变片组成的桥路出现不平衡，从而输出电压，即可得出加速度a值的大小。