from Binsfeld

应变计传感器通常由于其灵敏度而成为非常有用的测量工具。应变计通常用作精密称重传感器中的传感元件，精密称重传感器是可用的最精确的“负荷”测量仪器。

使用应变计的另一个好处是，它们可以应用于任何轴，而无需对轴进行改造。但是，应变计到底是什么？它们如何工作？要真正了解什么是应变计以及它的测量方法，首先必须对应变有一个清晰的定义，这一点很重要。

什么是应变？

当将外力（例如压力，旋转力，热力等）施加到静止物体上时，会产生应力和应变。应变是发生的物理位移和变形，而应力则定义为对象的内部抵抗力。应变可以是正的（由于物体的伸长）或负的（由于物体的收缩而压缩）。图1显示了一个力感应正应变的简单示例。当力拉矩形块时，它会变长。

图1.正应变

什么是应变计？

应变计可测量给定物体上的应变量。在最基本的形式下，应变计将尺寸变化转换为电阻变化。机械应变与电阻的比率称为应变系数，并且特定于所使用的应变计的类型/批次。应变计可用于感知膨胀和收缩，并产生正或负信号以区分两者。

应变计如何工作？

通常，应变计利用非常细的金属丝或金属箔以网格图案布置。应变仪金属栅的电阻与物体承受的应变量成正比，从而为操作员提供了清晰，准确的应变测量值，例如，物品被拉伸或扭曲了多少。

应变计有多种不同的形状，尺寸和样式，这取决于所测量的参数。为扭矩测量而设计的应变仪如下所示。

图2.扭矩应变计的示例。

应变计如何感测扭矩

设计用于扭矩测量的应变计使用惠斯通电桥模式，该模式是一个四元件电路，以菱形示意图形式配置。

图3.惠斯通电桥图。

将激励电压（Vex）施加到量具，并测量感测电压（Vo）作为来自量具的输出。随着每个臂的电阻变化（由于感应应变），输出电压也会根据以下公式变化：

输出电压测量值（Vo）可以通过包括轴属性的计算或自重校准与扭矩读数相关联。

在测量轴上的扭矩时，至关重要的是安装扭矩模式应变计，以捕获惠斯通电桥四个活动臂上的最大应变。正确安装后，惠斯通电桥的两个臂承受最大拉伸应变，而另两个臂承受最大压缩应变。来自应变测量的电阻值是用来得出上面计算出的电压（最终是扭矩）值的值。

图4.应变计如何感测扭矩。

由于应变仪直接安装在物体或试样上，因此在测量旋转轴上的扭矩时，它们可以提供非常精确的实时结果。值得注意的是，应变计的安装非常简单，尽管对正确完成安装的测量至关重要。

原文翻译：https://binsfeld.com/what-is-a-strain-gage-and-how-does-it-work/