电阻应变计(卷名：力学)
resistance strain gage
能将工程构件上的应变，即尺寸变化转换成为电阻变化的变换器（又称电阻应变片），简称为应变计。一般由敏感栅、引线、粘结剂、基底和盖层组成（图1）。
将电阻应变计安装在构件表面，构件在受载荷后表面产生的微小变形（伸长或缩短），会使应变计的敏感栅随之变形，应变计的电阻就发生变化，其变化率
和安装应变计处构件的应变 ε成比例。测出此电阻的变化，即可按公式算出构件表面的应变，以及相应的应力。将电阻应变计安装在构件表面，在应变计轴线方向的单向应力作用下，敏感栅的电阻变化率
和引起此电阻变化的构件表面在应变计轴线方向的应变ε之比，称为电阻应变计的灵敏系数K，即
，它表示电阻应变计输出信号与输入信号在数量上的关系，是电阻应变计的主要工作特性之一。敏感栅的栅长一般为 0.2～100毫米， 电阻为60～1000欧（最常用的为120欧和350欧），测量范围为几微应变至数万微应变（με，1微应变=10-6毫米／毫米）。
按敏感栅的材料，电阻应变计分为金属电阻应变计和半导体应变计两类。
金属电阻应变计 金属电阻应变计的种类、所使用的材料和安装方法分述如下：
丝式应变计 这种应变计的敏感栅最常用的有丝绕式和短接线式两种(图2)。
①丝绕式的敏感栅是用直径 0.015～0.05毫米的金属丝连续绕制而成，端部呈半圆形。如果安装应变计的构件表面存在两个方向的应变，此圆弧端除了感受纵向应变外，还能感受横向应变，后者称为横向效应。若对测量精度的要求较高，应考虑横向效应的影响并进行修正。②短接线式的敏感栅采用较粗的横丝，将平行排列的一组直径为 0.015～0.05毫米的金属纵丝交错连接而成，端部是平直的。它的横向效应很小，但耐疲劳性能不如丝绕式的。箔式应变计 这种应变计的敏感栅用厚度 0.002～0.005毫米的金属箔刻蚀成形。 用此法易于制成各种形状的应变计（图3）。
箔栅有如下优点：①横向部分可以做成比较宽的栅条，使横向效应较小；②箔栅很薄，能较好地反映构件表面的变形，因而测量精度较高；③便于大量生产；④能制成栅长很短的应变计。因此，箔式应变计得到广泛应用。临时基底应变计 还有一种临时基底型的金属电阻应变计（图4）。制造时将用紫铜等材料制成的敏感栅粘在作为临时基底的框架上，使用时用粘结剂将敏感栅固定在构件上，然后将临时基底去掉。这种应变计多用于测量高温条件下的应变。
应用材料和安装方法 制造敏感栅的常用材料有铜镍合金（康铜）、镍铬系合金、铁铬铝合金、镍铬铁合金、铂和铂合金等。前三种最常用。这些合金的灵敏系数为2～6。
所用的粘结剂分为有机粘结剂和无机粘结剂两类。在一般情况下，前者用在温度低于400℃时，后者则用于高温条件下。有机粘结剂包括硝化纤维、氰基丙烯酸酯、环氧树脂、酚醛树脂、有机硅树脂、聚酰亚胺等。除前两种之外，使用时一般都要加温加压使其固化。常用的无机粘结剂有磷酸盐和喷涂用的金属氧化物。前者在使用时须加温固化。用作基底的材料有纸、胶膜、玻璃纤维布、金属薄片（或金属网）等。
把应变计粘贴在构件表面上有不同的安装方法：用纸、胶膜、玻璃纤维布作基底的应变计，用粘结剂粘贴；用金属薄片或金属网作基底的应变计，用点焊或滚焊固定在金属构件上;对于临时基底型应变计，用粘结剂或用氧炔焰或等离子焰将金属氧化物熔化并喷涂的方法，将敏感栅固定于金属基底或构件表面上。
只用一个敏感栅的应变计，适用于测量单向应变。测量平面应力场的应变时，可采用应变花。
半导体应变计 将半导体应变计安装在被测构件上，在构件承受载荷而产生应变时，其电阻率将发生变化。半导体应变计就是以这种压阻效应作为理论基础的，其敏感栅由锗或硅等半导体材料制成。这种应变计可分为体型(图5)和扩散型两种。前者的敏感栅由单晶硅或锗等半导体经切片和腐蚀等方法制成，后者的敏感栅则是将杂质扩散在半导体材料中制成的。半导体应变计的优点是灵敏系数大，机械滞后和蠕变小，频率响应高；缺点是电阻温度系数大，灵敏系数随温度而显著变化，应变和电阻之间的线性关系范围小。正确选择半导体材料和改进生产工艺，这些缺点可望得到克服。半导体应变计多用于测量小的应变(10-1微应变到数百微应变)，已广泛用于应变测量和制造各种类型的传感器（见电阻应变计式传感器）。
半导体应变计中用薄膜作敏感栅的称为薄膜应变计。它是将金属、合金或半导体材料，用真空镀膜、沉积或溅射方法，在绝缘基底上制成一定形状的薄膜，其厚度从几十纳米至几万纳米不等。此外，还有灵敏系数很大的p-n结半导体应变计和压电场效应应变计。
电阻应变计的品种日益增加，应用范围也日益扩大，除了常用的品种和规格外，还有各种不同用途的应变计，如温度自补偿应变计、大应变应变计、应力计、测量残余应力的应变花等。利用箔式应变计的制造技术，还能生产出可以测量温度、压力、疲劳寿命、裂纹扩展情况的各种片式检测元件（包括测温片、测压片、疲劳寿命计、裂纹扩展计等）。
参考书目
天津大学材料力学教研室电测组编著：《电阻应变仪测试技术》，科学出版社，北京，1980。