应变片敏感栅

层叠结构

电阻应变片的基本构造为层叠形式：最下层为弹性衬底，其上为绝缘层，绝缘层之上是敏感栅（电阻丝），敏感栅两端引出导线。敏感栅是应变片的敏感部分，直接感受被测构件的表面应变。

敏感栅的纵横结构

敏感栅由纵向的“纵栅”和横向的“横栅”组成，整体呈栅格（蛇形）排布。纵栅沿应变片的主测量方向（纵向）排列，横栅连接相邻纵栅，位于横向。

纵横栅电阻贡献方向相反

敏感栅的总电阻可表示为纵栅电阻与横栅电阻之和：

式中 $R_V$ 为纵栅电阻，$R_H$ 为横栅电阻。

当应变片沿纵向受拉力 $F$ 作用时，栅格在纵向被拉伸、在横向发生收缩。此时：

• 纵栅沿纵向被拉长，其电阻 $R_V$ 增大（$\uparrow$）；
• 横栅沿横向被压缩（横向收缩），其电阻 $R_H$ 减小（$\downarrow$）。

因此，纵栅与横栅的电阻变化方向相反。横栅电阻的减小会抵消部分纵栅电阻的增大，使总电阻变化量小于仅由纵栅贡献的理想值。这一现象即为横向效应。

横栅短宽降低横向作用

为减小横向效应，应使横栅的电阻值尽可能小。具体设计原则是：横栅长度尽可能短、宽度尽可能宽。

横向效应的大小与敏感栅的构造及尺寸有关，其规律为：敏感栅的纵栅愈窄、愈长，而横栅愈宽、愈短，则横向效应的影响愈小。

纵栅窄长、横栅宽短及横向变形

纵栅设计为窄而长，使其沿纵向的电阻值较大，从而在纵向应变下产生显著且主导的电阻变化；横栅设计为宽而短，使其电阻值很小，即使横向变形使其电阻发生变化，该变化量在总电阻中所占比例也很小，从而削弱横向效应对测量结果的影响。

敏感栅贴附于受力构件表面，纵向拉伸时伴随横向收缩，纵栅与横栅分别感受纵向应变 ${\epsilon }_x$ 和横向应变 ${\epsilon }_y$，其电阻变化方向相反，最终总电阻变化由纵栅主导。