8.1.3金属和半导体电阻应变计
在讨论应变片之前,我们首先要简要解释应力,应变,弹性模量和泊松比的概念。
应力的定义是力/面积,如图1所示。 8.3(a)物体所经受的压力为+ F / A,正号表示拉伸应力,往往会增加物体的长度。图8(b)应力为-F / A,负 表示减小物体长度的压缩应力的符号。应力的作用是使物体产生应变,应变的定义是(由长度的变化)/(原始的不受应力的长度)。在图8.b3(a)中,应变e = +Δl/ l(拉伸) ,并且在8.3(b)中,应变e =-Δl/ l(压缩);在两种情况下,应变是纵向的,沿着所施加力的方向。
图8.3应力
和应变
(a)拉伸应力
的作用
(b)压缩效应
注释: area-面积
应变和应力之间的关系对于给定的物体在一定范围内的值是线性的;直线的斜率称为物体的弹性模量:
弹性模量传感器
对于线性拉伸或压缩应力,弹性模量称为杨氏模量E; 对于剪切应力,相关的弹性模量是剪切模量S. 再看图8.3(a)可以发现,物体的长度增加伴随着横截面积的减小,即宽度和厚度的减小。如图8.3(a)所示,纵向拉伸应变伴随着横向压缩应变,并且在图8.3(b)中,长距离压缩应变伴随着横向拉伸应变。纵向应变eL与相对横向应变eT之间的关系为:
其中v是泊松比,大多数材料的值为0.25至0.4。 应变计是金属或半导体元件,其在应变时电阻发生变化。通过研究影响元件电阻的因素,我们可以得出电阻和应变的变化关系。长度为l的元件的电阻,横截面积为A和电阻率为ρ(图8.4)由下式给出:
一般来说,应变计ρ,l和A会改变,如果元件发生应变,使得电阻变化ΔR