应变片测振法

结构组成

电阻式加速度传感器由质量块、等强度梁、壳体和电阻应变片构成。质量块固定在等强度梁的自由端，等强度梁的另一端固定在壳体上，电阻应变片粘贴在梁的应变敏感区域。

工作原理

当壳体随被测物体振动时，质量块受到惯性力作用。设质量块质量为 $m$，被测振动加速度为 $a$，则惯性力 $F=ma$ 作用于等强度梁自由端，使梁产生弯曲变形。梁表面的应变 $\epsilon$ 与所受惯性力成正比，即与加速度 $a$ 成正比。粘贴在梁上的电阻应变片将应变转换为电阻变化 $\mathrm{\Delta }R$，电阻变化率 $\frac{\mathrm{\Delta }R}{R}=K\epsilon$，其中 $K$ 为应变片灵敏系数，$\epsilon$ 为应变（无量纲）。四个应变片接入电桥，电桥输出电压 $U_o$ 与电阻变化率成正比，因此 $U_o$ 与加速度 $a$ 成比例。

信号转换流程

质量块受加速度作用 $\to$ 等强度梁发生变形 $\to$ 应变片电阻值变化 $\to$ 电桥输出与加速度成比例的输出电压。

适用条件与限制

该结构的可用频带由质量块-梁系统的固有频率、阻尼和读出电路共同决定，题述10~60Hz只是特定示例结构的频带，并非全部应变片测振方法的限制。由于质量块-梁系统具有固有频率，当被测振动频率接近或超过系统固有频率时，输出将严重失真，且高频冲击易导致梁损坏或非线性响应；因此该结构不适用于频率接近或超过其固有频率的振动和冲击测量，具体上限须由实际结构的固有频率、阻尼和读出条件确定。