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应变片应用技术 一、应变片的分类 电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。 金属电阻应变片又有丝 状应变片和金属箔状应变片两种。 通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学 应变基体上， 当基体受力发生应力变化时， 电阻应变片也一起产生形变， 使应变片的阻值发 生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。 这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小， 一般这种应变片都组成应变电桥， 并通过后续的仪表放大器进行放大， 再传输给处理电路 （通 常是 A/D 转换和 CPU ）显示或执行机构。 1．金属电阻应变片 金属电阻应变片分为丝式、箔式，薄膜式三种。 金属丝电阻应变片的典型结构见图。 它主要 由粘合层 1、3，基底 2 、盖片 4，敏感栅 5 ，引出线 6 构成。 金属箔式应变片的敏感栅， 则是用栅状金属箔片代替栅状金属丝。 金属箔栅采用光刻技 术制造， 适用于大批量生产。 由于金属箔式应变片具有线条均匀、 尺寸准确、 阻值一致性好、 传递试件应变性能好等优点，因此，目前使用的多为金属箔式应变片，其结构见下图。 2.薄膜式应变片 薄膜式应变片的敏感栅是以蒸镀或溅射法沉积的金属、合金薄膜制成的。其厚度一般在 0.1 μm以下。实际上，通常是将薄膜式应变片与传感器的弹性体制成一个不可分割的整体， 亦即在传感器弹性体的应变敏感部位表面上首先沉积形成很薄的绝缘层， 然后在其上面沉积 薄膜应变片的图形， 然后再覆上一层保护层。 由于薄膜式应变片与传感器的弹性体之间只有 一层超薄绝缘层（厚度仅为几个纳米） ，很容易通过弹性体散热，因此允许通过比其他种类 应变片更大的电流，并可以获得更高的输出和更佳的稳定性。 3.半导体应变片 （1）体型半导体应变片 这种半导体应变片是将单晶硅锭切片、 研磨、 腐蚀压焊引线， 最后粘贴在锌酚醛树脂或 聚酰亚胺的衬底上制成的。体型半导体应变片可分为 6 种。 ①普通型 :它适合于一般应力测量； ②温度自动补偿型： 它能使温度引起的导致应变电阻变化的各种因素自动抵消， 只适用 于特定的试件材料；③灵敏度补偿型：通过选择适当的衬底材料（例如不锈钢） ，并采用稳 流电路，使温度引起的灵敏度变化极小； ④高输出（高电阻）型：它的阻值很高（ 2～ 10 千欧） ,可接成电桥以高电压供电而获得 高输出电压，因而可不经放大而直接接入指示仪表。 ⑤超线性型 :它在比较宽的应力范围内 ,呈现较宽的应变线性区域，适用于大应变范围的 场合； ⑥ P-N 组合温度补偿型 :它选用配对的 P 型和 N 型两种转换元件作为电桥的相邻两臂， 从而使温度特性和非线性特性有较大改善。 （2 ）薄膜型半导体应变片 这种应变片是利用真空沉积技术将半导体材料沉积在 带有绝缘层的试件上或蓝宝石上制成的（图 1）。它通过改变真空沉积时衬底的温度来控制 沉积层电阻率的高低， 从而控制电阻温度系数和灵敏度系数。 因而能制造出适于不同试件材 料的温度自补偿薄膜应变片。薄膜型半导体应变片吸收了金属应变片和半导体应变片的优 点，并避免了它的缺点，是一种较理想的应变片。 二、应变片的应用 1 电阻应变片的选择 电阻应变片应具有的基本特性 （1） 具有适当的线性灵敏系数，并且稳定性较高； （2 ） 具有蠕变自补偿功能； （3 ） 具有小的电阻温度系数，热输出小，零点漂移小； （4 ） 横向效应系数小，