應變式電阻傳感器是借助于彈性元件，將力的變化轉(zhuǎn)化為變形，然后利用導體的應變效應，將力轉(zhuǎn)化變成電阻的變化，最終利用測量電路得到被測量（力）的電信號。應變式電阻傳感器主要包括彈性元件，電阻應變片及測量電路。

電阻應變片的結(jié)構(gòu)及工作原理說明：

（1）結(jié)構(gòu)

電阻應變式片的結(jié)構(gòu)圖

合金電阻絲以曲折性（柵形）粘接劑粘貼在絕緣基片上，兩端通過引線出，絲柵上面再粘貼一層絕緣保護膜。把應變片貼于被測變形物體上，敏感柵隨被測物體表面的變形而使電阻值改變，只要測出電阻的變化就可得知變形量的大小。電阻應變片主要恩威金屬應變片和半導體應變片，常見的金屬應變片有絲式，箔式和薄膜式三種（如圖），半導體應變片是在硅上利用擴散技術(shù)形成電阻。

1.電阻絲；2.金屬箔；3.半導體；4.基片

2.應變效應

導體貨半導體收外力作用變形時，其電阻值也將隨之變化，這種現(xiàn)象被稱為：應變效應。設有一金屬導體，長度為I，界面劑為S，電阻率為P，則該導體的電阻R為：

如上圖所示，當金屬導體收到拉力作用時，長度Δ1,截面積將縮小ΔS，從而導致電阻增加ΔR，這樣，導體的電阻變?yōu)镽+ΔR。通過推導，可以得出導體電阻的相對變化量為：

上圖式中可以得出，Σ=ΔI/I成為縱向應變式；K為金屬導體的應變靈敏度。下圖為金屬絲的應變效應

金屬應變片的靈敏度主要與導體的幾何尺寸有關(guān)。近似等于2，如果沒有特別說明。一般K=2。但道題應變片的靈敏度主要與半導體材料有關(guān)，并且遠遠大于金屬應變片的靈敏度。

（2）測量電路

為了檢測應變片電阻的微小變化，需通過測量電路把電阻的變化轉(zhuǎn)化為電壓和電流后由儀表讀出。在應變式傳感器中最常用的轉(zhuǎn)換電路是橋式電路。按輸入電源性質(zhì)的不同，橋式電路可分為交流電橋和直流電橋兩類。在大多數(shù)情況下，采用的是直流電橋電路。下面以直流電橋為例子分析它的工作原理和特性。

直流電橋的基本電路示意圖

在未施加作用力時，應變?yōu)閛，此時橋路輸出電壓Uo也為0，即橋路平衡，由橋路平衡的條件可知，應使4個橋臂的初始電阻R1，R2，R3和R4滿足R1R3=R2R4,或是R1/R2=R4/R3，通常取R1=R2=R3=R4即全等臂形式。

橋路工作時輸入電壓Ui保持恒定不變，當4個橋臂電阻的變化值Δ遠小于初始電阻。且電橋負載電阻為無窮大時，電橋的輸出電壓Uo可以近似用下式表示：

由于R1=R2=R3=R4，所以根據(jù)以上的根式可以變?yōu)椋?/P>

根據(jù)圖上可知，ΔR/R=KΣx，其中KI為電阻應變片的靈敏度；ΣX為軸向應變。則式中可以寫成：

根據(jù)應用要求的不同，可接入不同數(shù)目的都電阻應變片，一般分為下面幾種形式的電橋：

1.雙臂半橋形式

2.單臂半橋形式

3.全橋形式

以上三種電橋形式中，全橋形式的靈敏度最高，也是最常用的一種形式。