丝式电阻应变片

丝式电阻应变片是金属电阻应变片的一种结构形式，属于把应变转换为电阻变化的敏感元件。

基本结构

丝式电阻应变片由四部分组成：绝缘基片（基底）、敏感栅、覆盖层和引出线。敏感栅是一根金属细丝，按一定形状（通常为栅格状）弯曲后，用胶黏剂粘贴在绝缘基片上；基片用纸或有机聚合物等材料制成，起绝缘和支撑作用；敏感栅上方有覆盖层，用于保护敏感栅；电阻丝的两端焊有引出线，用于把应变片接入测量电路。金属细丝的直径在 0.012~0.050 mm 之间。

工作原理

金属电阻应变片基于金属的应变效应工作：金属丝受到应变时，其几何尺寸发生变化，从而引起电阻变化。金属丝的电阻为

式中 $R$ 为电阻，$\rho$ 为电阻率，$l$ 为长度，$A$ 为横截面积。对 $R$ 取全微分，可得

当形变量很小时，可用绝对变化量近似替代微分量，即用 $\mathrm{\Delta }R\mathrm{/}R$、$\mathrm{\Delta }l\mathrm{/}l$、$\mathrm{\Delta }A\mathrm{/}A$、$\mathrm{\Delta }\rho \mathrm{/}\rho$ 分别代替 $dR\mathrm{/}R$、$dl\mathrm{/}l$、$dA\mathrm{/}A$、$d\rho \mathrm{/}\rho$，得到小变形一阶近似关系

对圆截面金属丝，$\frac{\mathrm{\Delta }A}{A}=-2\mu \frac{\mathrm{\Delta }l}{l}$，$\mu$ 为材料的泊松比，于是

其中 $\epsilon =\frac{\mathrm{\Delta }l}{l}$ 为轴向应变。定义应变片的灵敏度系数

对金属材料，$(1+2\mu )$ 的值比 $\frac{\mathrm{\Delta }\rho }{\rho \epsilon }$ 大得多，后者可忽略不计，因此金属电阻应变片的工作原理主要基于应变效应引起的几何尺寸变化，其灵敏度系数近似为

金属或合金的应变灵敏度系数一般在 1.8 至 4.8 之间。

使用方式

丝式电阻应变片使用时粘贴在被测物体上，随被测件一起发生应变，其电阻发生相应变化，再通过测量电路把电阻变化转换为电压或电流信号输出。