電阻應(yīng)變計(jì)能將工程構(gòu)件上的應(yīng)變，即尺寸變化轉(zhuǎn)換成為電阻變化的變換器（又稱(chēng)電阻應(yīng)變片），簡(jiǎn)稱(chēng)為應(yīng)變計(jì)。一般由敏感柵、引線、粘結(jié)劑、基底和蓋層組成。按敏感柵的材料，電阻應(yīng)變計(jì)分為金屬電阻應(yīng)變計(jì)和半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)兩類(lèi)。

一、金屬電阻應(yīng)變計(jì)

絲式應(yīng)變計(jì)：這種應(yīng)變計(jì)的敏感柵最常用的有絲繞式和短接線式兩種。①絲繞式的敏感柵是用直徑 0.015～0.05毫米的金屬絲連續(xù)繞制而成，端部呈半圓形。如果安裝應(yīng)變計(jì)的構(gòu)件表面存在兩個(gè)方向的應(yīng)變，此圓弧端除了感受縱向應(yīng)變外，還能感受橫向應(yīng)變，后者稱(chēng)為橫向效應(yīng)。若對(duì)測(cè)量精度的要求較高，應(yīng)考慮橫向效應(yīng)的影響并進(jìn)行修正。②短接線式的敏感柵采用較粗的橫絲，將平行排列的一組直徑為 0.015～0.05毫米的金屬縱絲交錯(cuò)連接而成，端部是平直的。它的橫向效應(yīng)很小，但耐疲勞性能不如絲繞式的。

箔式應(yīng)變計(jì)：這種應(yīng)變計(jì)的敏感柵用厚度0.002～0.005毫米的金屬箔刻蝕成形。用此法易于制成各種形狀的應(yīng)變計(jì)。箔柵有如下優(yōu)點(diǎn):①橫向部分可以做成比較寬的柵條，使橫向效應(yīng)較小；②箔柵很薄，能較好地反映構(gòu)件表面的變形，因而測(cè)量精度較高；③便于大量生產(chǎn)；④能制成柵長(zhǎng)很短的應(yīng)變計(jì)。因此，箔式應(yīng)變計(jì)得到廣泛應(yīng)用。

臨時(shí)基底應(yīng)變計(jì)：制造時(shí)將用紫銅等材料制成的敏感柵粘在作為臨時(shí)基底的框架上，使用時(shí)用粘結(jié)劑將敏感柵固定在構(gòu)件上，然后將臨時(shí)基底去掉。這種應(yīng)變計(jì)多用于測(cè)量高溫條件下的應(yīng)變。

二、半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)

將半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)安裝在被測(cè)構(gòu)件上，在構(gòu)件承受載荷而產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)，其電阻率將發(fā)生變化。半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)就是以這種壓阻效應(yīng)作為理論基礎(chǔ)的，其敏感柵由鍺或硅等半導(dǎo)體材料制成。這種應(yīng)變計(jì)可分為體型)和擴(kuò)散型兩種。前者的敏感柵由單晶硅或鍺等半導(dǎo)體經(jīng)切片和腐蝕等方法制成，后者的敏感柵則是將雜質(zhì)擴(kuò)散在半導(dǎo)體材料中制成的。半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是靈敏系數(shù)大，機(jī)械滯后和蠕變小，頻率響應(yīng)高；缺點(diǎn)是電阻溫度系數(shù)大，靈敏系數(shù)隨溫度而顯著變化，應(yīng)變和電阻之間的線性關(guān)系范圍小。正確選擇半導(dǎo)體材料和改進(jìn)生產(chǎn)工藝，這些缺點(diǎn)可望得到克服。半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)多用于測(cè)量小的應(yīng)變(10-1微應(yīng)變到數(shù)百微應(yīng)變),已廣泛用于應(yīng)變測(cè)量和制造各種類(lèi)型的傳感器。

金屬薄膜應(yīng)變計(jì)：半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)中用薄膜作敏感柵的稱(chēng)為薄膜應(yīng)變計(jì)。它是將金屬、合金或半導(dǎo)體材料，用真空鍍膜、沉積或?yàn)R射方法，在絕緣基底上制成一定形狀的薄膜，其厚度從幾十納米至幾萬(wàn)納米不等。薄膜壓力傳感器屬于此類(lèi)金屬薄膜應(yīng)變計(jì)。此外，還有靈敏系數(shù)很大的p-n結(jié)半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)和壓電場(chǎng)效應(yīng)應(yīng)變計(jì)。 這種應(yīng)變計(jì)是通過(guò)規(guī)定的掩板在表面有絕緣層的金屬材料或玻璃等無(wú)機(jī)材料上濺射或沉積一層電阻材料薄膜制成的，也可采用光刻方法制造。還可直接將電阻材料沉積在傳感器的彈性敏感元件上，達(dá)到更佳的效果。

電阻應(yīng)變計(jì)：除了常用的品種和規(guī)格外，還有各種不同用途的應(yīng)變計(jì)，如溫度自補(bǔ)償應(yīng)變計(jì)、大應(yīng)變應(yīng)變計(jì)、應(yīng)力計(jì)、測(cè)量殘余應(yīng)力的應(yīng)變花等。利用箔式應(yīng)變計(jì)的制造技術(shù)，還能生產(chǎn)出可以測(cè)量溫度、壓力、疲勞壽命、裂紋擴(kuò)展情況的各種片式檢測(cè)元件（包括測(cè)溫片、測(cè)壓片、疲勞壽命計(jì)、裂紋擴(kuò)展計(jì)等）。

基于電阻-應(yīng)變效應(yīng)的敏感元件。電阻-應(yīng)變效應(yīng)是指金屬導(dǎo)體的電阻在導(dǎo)體受力產(chǎn)生變形（伸長(zhǎng)或縮短）時(shí)發(fā)生變化的物理現(xiàn)象。當(dāng)金屬電阻絲受到軸向拉力時(shí)，其長(zhǎng)度增加而橫截面變小，引起電阻增加。反之，當(dāng)它受到軸向壓力時(shí)則導(dǎo)致電阻減小。電阻應(yīng)變計(jì)與彈性敏感元件、補(bǔ)償電阻一起可構(gòu)成多種用途的電阻應(yīng)變式傳感器。電阻應(yīng)變計(jì)按工藝可分為粘貼式、非粘貼式（又稱(chēng)張絲式或繞絲式）、焊接式、噴涂式等。其中粘貼式應(yīng)變計(jì)（又稱(chēng)應(yīng)變片）是應(yīng)用最廣，也是最早出現(xiàn)的應(yīng)變計(jì)。它的工作原理是開(kāi)爾文勛爵于1856年發(fā)現(xiàn)的。

粘貼式應(yīng)變計(jì)：它主要由 4部分組成。①由電阻絲制成的敏感柵：是應(yīng)變計(jì)的敏感部分；②襯底和保護(hù)層：敏感柵粘貼在襯底上，襯底是將傳感器彈性元件表面的應(yīng)變傳遞到電阻絲柵上的中間介質(zhì)，起絕緣作用；保護(hù)層起保護(hù)電阻絲的作用；③粘合劑：它將電阻絲與襯底粘貼在一起；④引出線：它起連接測(cè)量導(dǎo)線的作用。按襯底材料和安裝方法的不同，可把粘貼式應(yīng)變計(jì)分為紙襯式、膠襯式、金屬襯底式和臨時(shí)襯底式等。敏感柵又有多種結(jié)構(gòu)形式，可分為測(cè)量單方向應(yīng)變的單軸式和測(cè)量?jī)蓚€(gè)方向以上應(yīng)變的多軸式（又稱(chēng)應(yīng)變花）兩類(lèi)。

張絲式應(yīng)變計(jì)：它是利用一定結(jié)構(gòu)使金屬電阻絲張緊并能直接受力而產(chǎn)生電阻-應(yīng)變效應(yīng)的一種應(yīng)變計(jì),又稱(chēng)非粘貼式應(yīng)變計(jì)。一種測(cè)量微小壓力的張絲式應(yīng)變計(jì)是將金屬電阻線繞在固定于彈簧片上的數(shù)個(gè)柱子上制成的。當(dāng)壓力通過(guò)連桿加到彈簧片上時(shí)，彈簧片的變形使柱子移動(dòng)，從而改變電阻線圈的張力而使其電阻發(fā)生變化。線圈連接成橋式電路，于是電橋由于橋臂電阻的變化而失去平衡，產(chǎn)生正比于壓力的輸出電壓。利用張絲式應(yīng)變計(jì)的原理還可制成扭矩傳感器和加速度計(jì)。本文源自澤天傳感，轉(zhuǎn)載請(qǐng)保留出處。