§4—1应变电阻传感器;相关知识;实验表明，在金属丝的弹性变形范围内，当金属丝受外力作用时，其长度和截面积都会发生变化，当金属丝受外力作用而伸长时，其长度增加，而截面积减少，电阻值便会增大。当金属丝受外力作用而压缩时，长度减小而截面增加，电阻值则会减小。
应变片利用应变效应，通过测量电阻的变化而对应变进行测量。;金属应变片的电阻变化率与轴向应变成正比例关系。
-----金属丝轴向应变
;2.电阻应变片的特点和分类
应变片分为金属应变片及半导体应变片两大类。
金属应变片又按敏感栅的形式分成丝式、箔式和薄膜式三种。
半导体应变片使用最多的材料是是单晶硅半导体。半导体应变片具有灵敏度高、动态响应好、准确度高、易于微型化和集成化等特点。
;名称;二、电阻应变片的基本参数
1.几何尺寸与电阻值R0
应变片的规格以使用面积和电阻值表示，如（3×10）mm2，120Ω。
2.应变片的灵敏系数K
3.应变片允许工作电流
4.应变极限
5.横向效应
;三、电阻应变片的选用
1.电阻应变片的选择
（1）应变片结构形式的选择
选择应变片的形式是根据应变测量的目的、被测试件的材料及其应力状态以及测量精度。
（2）应变片使用温度的选择
根据使用温度选用符合要求的敏感栅和基底材料的应变片。
;（3）电阻值的选择
依据测量电路或仪器选定应变片的标称阻值。
（4）应变片尺寸的选择
选择应变片尺寸时应考虑应力分布、动静态测量、弹性体应变区大小等因素。;2.电阻应变片的应用举例
当壳体与被测物体一起做加速度运动时，由于质量块的惯性使悬臂梁发生弯曲变形，粘贴在悬臂梁上的应变片随之发生形变，其阻值发生相应变化，通过测量其阻值变化可求出待测物体的加速度。;应变式加速度传感器的外形和结构示意图
ａ)外形ｂ)结构示意图
１—质量块２—弹性悬臂梁３—应变片４—机座外壳
;四、转换电路
应变电阻传感器主要由电阻应变片和测量转换电路等组成。用电阻应变片测试应变时，将应变片粘贴在试件表面。当试件受力变形后，应变片电阻值发生??化。但应变片阻值变化较小，为了方便显示或记录，还要把电阻的变化转换为电压或电流的变化，通常采用电桥电路测量微小阻值变化。
;;当四个桥臂的初始电阻满足时，桥路输出电压为零，即桥路平衡。
当应变电阻阻值发生变化时，电桥的输出电压
;三种工作方式中，四臂全桥电桥电路灵敏度最高，双臂半桥次之，单臂半桥灵敏度最低。
双臂半桥或全桥的另一好处是可以将应变片的温度误差和非线性误差相互抵消，提高测量精度。;§4—2压电式传感器;相关知识;某些电介质，在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在其两个表面上生成符号相反的电荷，当外力去掉后，又会恢复到不带电状态，这种现象称为压电效应。压电效应属于将机械能转化为电能的一种效应。
反之，在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失，这种现象称为逆压电效应，或叫做电致伸缩效应。它属于将电能转化为机械能的一种效应。;压电式传感器是以具有压电效应的压电元件为核心组成的传感器。当外力作用到压电元件表面时会产生电荷，从而实现非电物理量到电量转换。
;常见的压电式传感器;2.压电材料特点和分类
用于制作压电元件的压电材料一般分为三大类：
一是压电晶体（单晶），它包括石英晶体和其他压电单晶；
二是压电陶瓷；
三是新型压电材料，其中有压电半导体和有机高分子压电材料两种。
;石英晶体薄片压电陶瓷;二、压电材料的主要特性参数
1.压电常数
压电常数是衡量材料压电效应强弱的参数，它直接关系到压电元件输出的灵敏度。
2.弹性常数
压电材料的弹性常数、刚度决定着压电元件的固有频率和动态特性。
3.介电常数
对于一定形状、尺寸的压电元件，其固有电容与介电常数有关；而固有电容又影响着压电传感器的频率下限。
;4.机械耦合系数
在压电效应中，其值等于转换输出能量（如电能）与输入的能量（如机械能）之比的平方根，它是衡量压电材料机电能量转换效率的一个重要参数。
5.压电材料的绝缘电阻
绝缘电阻大时将减少电荷泄漏，从而改善压电传感器的低频特性。