应变式传感器是一种基于导体或半导体材料的“电阻应变效应”制造的传感器。它通过感知被测物体发生的微小机械形变（应变） 并将其转换成电阻值变化来进行测量。这种变化通常通过惠斯通电桥电路来检测并输出与应变相关的电压信号。
主要特点：
- 精度和灵敏度高： 可以测量极其微小的应变（微应变级别，10^-6量级）。通过合理的结构设计和放大电路，可以达到很高的测量精度。
- 线性度好（在弹性范围内）： 在材料的弹性限度内，电阻的相对变化与应变呈良好的线性关系（或近似线性），便于标定和数据处理。
- 结构简单、尺寸小、重量轻： 核心元件——应变片（电阻栅）本身非常小巧轻薄，对被测物体的影响（质量效应、干扰等）很小，便于安装和集成到各种结构中。
- 动态响应好、频率范围宽： 响应速度快，可测量静态及较高频率（kHz量级）的动态应变。
- 寿命长、稳定性好： 由于是固件结构，没有活动部件，因此机械强度高、耐磨损、使用寿命长（尤其在合理使用范围内）。
- 测量范围广： 可以从极小的应变扩展到较大的应变（例如大型结构件的变形）。
- 可以适应多种复杂环境： 能工作在高温、低温、高压、强磁场、辐射、高冲击振动等恶劣环境中（但需要选用专门材料并辅以温度补偿等措施）。
- 易于补偿： 电桥结构便于进行温度补偿（如半桥或全桥）和消除其它干扰。
主要作用：
应变式传感器的核心作用是将力学量或由力学量引起的形变转换为电信号输出。具体来说，它能测量：
- 力： 拉力、压力、重力（重量）。
- 应力/应变： 构件内部的应力状态或表面变形。
- 位移： 通过测量弯曲引起的应变来反映位移。
- 扭矩： 轴的扭转角度或扭矩大小（通常在轴上粘贴应变片构成扭矩传感器）。
- 加速度： 基于质量块受力引起敏感梁应变来测量加速度（与压电式不同，能测静态加速度）。
- 压力： 将压力敏感膜片或筒体的应变转化为电阻变化。
主要应用领域：
得益于其特点，应变式传感器被广泛应用于各个领域：
- 称重与测力： 这是最广泛的应用领域。包括：
- 电子秤： 家用、商用、工业台秤、地磅、皮带秤等。
- 测力传感器： 材料试验机、万能试验机上的拉力/压力传感器，生产线上的过程力控制。
- 料斗秤、罐秤： 化工、粮食等行业的料仓重量监控。
- 吊秤/起重设备： 起重机负荷监控。
- 工业自动化和过程控制：
- 机器人关节的力和力矩传感。
- 生产线上的张力、推压力、装配力检测和控制。
- 压力罐、管道的内部压力测量（压力传感器常用应变片作为敏感元件）。
- 汽车工业：
- 发动机测试：缸压测量、推力测量。
- 悬架测试：受力分析。
- 碰撞试验：车身各部位的力与变形测量。
- 油门、刹车踏板的力传感器。
- 结构健康监测： 监测桥梁、大坝、建筑物、大型储罐、风力发电机塔架等关键结构的应力、应变、载荷、变形，以评估其安全性和健康状况。
- 航空航天：
- 飞机结构（机翼、机身）的静力和疲劳试验中的应变测量。
- 发动机部件的应力和推力测试。
- 风洞实验中模型的载荷测量。
- 生物力学与医疗器械：
- 医疗康复设备（假肢、外骨骼）中的力反馈控制。
- 研究肌肉力量、关节受力。
- 手术器械的力传感。
- 扭矩测量： 电机、发动机、传动轴的扭矩在线监测。
- 研究与科学实验： 材料力学性能测试（如杨氏模量、泊松比）、振动分析、冲击测试等基础和应用研究领域。
- 安全测试： 如安全带、安全气囊的作动力测试、汽车碰撞测试中的各点受力测量。
总结来说，应变式传感器凭借其高精度、小尺寸、宽范围、强适应性等特点，成为测量力、压力、位移、应变、扭矩等物理量的核心元器件，在现代工业、交通、科研、建筑、医疗等多个领域发挥着不可或缺的作用。
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