金属应变仪与半导体应变仪在工作原理上有何不同
金属电阻丝应变片与半导体应变片在工作原理上的不同在于电阻变化的原因不同：
金属电阻丝应变片是导体的形状变化从而引起阻值相应的变化。
半导体应变片是半导体的电阻率发生变化从而引起电阻相应的变化。
（1）电阻应变片，是由用于测量应变的元件。它能将机械构件上应变的变化转换为电阻变化。电阻应变片是由Φ=0.02-0.05mm的康铜丝或镍铬丝绕成栅状(或用很薄的金属箔腐蚀成栅状)夹在两层绝缘薄片中(基底)制成。用镀银铜线与应变片丝栅连接，作为电阻片引线。电阻应变片有多种形式，常用的有丝式和箔式。
（2）利用半导体单晶硅的压阻效应制成的一种敏感元件，又称半导体应变片。压阻效应是半导体晶体材料在某一方向受力产生变形时材料的电阻率发生变化的现象(见压阻式传感器)。半导体应变片需要粘贴在试件上测量试件应变或粘贴在弹性敏感元件上间接地感受被测外力。利用不同构形的弹性敏感元件可测量各种物体的应力、应变、压力、扭矩、加速度等机械量。
（3）半导体应变片与电阻应变片相比，具有灵敏系数高(约高 50~100倍)、机械滞后小、体积小、耗电少等优点。P型和N型硅的灵敏系数符号相反，适于接成电桥的相邻两臂测量同一应力。早期的半导体应变片采用机械加工、化学腐蚀等方法制成，称为体型半导体应变片。它的缺点是电阻和灵敏系数的温度系数大、非线性大和分散性大等。这曾限制了它的应用和发展。自70年代以来，随着半导体集成电路工艺的迅速发展，相继出现扩散型、外延型和薄膜型半导体应变片，上述缺点得到一定克服。半导体应变片主要应用于飞机、导弹、车辆、船舶、机床、桥梁等各种设备的机械量测量。
金属应变片是通过变形改变丝栅的几何尺寸，而它的电阻率一般不变，半导体应变片是基于压阻效应而工作的，就是说沿半导体晶轴的应变，使它的电阻率有很大的变化，从而产生电阻变化，这是不同。
金属应变片的优点：
1、结构简单频率特性好。
2、价格低廉品种多样。
3、可在高(低)温、高速、高压、强烈振动、强磁场及核辐射和化学腐蚀等恶劣条件下正常工作。
缺点：具有非线性，输出信号微弱，抗干扰能力较差，因此信号线需要采取屏蔽措施；只能测量一点或应变栅范围内的平均应变，不能显示应力场中应力梯度的变化等；不能用于过高温度场合下的测量。
扩展资料：
电阻应变片的工作原理是基于应变效应制作的，即导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应的发生变化，这种现象称为“应变效应”。
半导体应变片是用半导体材料制成的，其工作原理是基于半导体材料的压阻效应。压阻效应是指当半导体材料某一轴向受外力作用时，其电阻率发生变化的现象。
应变片是由敏感栅等构成用于测量应变的元件，使用时将其牢固地粘贴在构件的测点上，构件受力后由于测点发生应变，敏感栅也随之变形而使其电阻发生变化，再由专用仪器测得其电阻变化大小，并转换为测点的应变值。
金属电阻应变片品种繁多，形式多样，常见的有丝式电阻应变片和箔式电阻 应变片。
参考资料来源：百度百科-应变片
半导体应变计的工作机理，除了几何效应以外，还有更为重要的所谓压阻效应(压电效应)：当应变计拉长或者缩短时，半导体的载流子迁移率将发生变化，则导致电阻变化。半导体应变计主要是采用Si来制作，常常采用扩散或者离子注入式的结构，这与IC工艺兼容。这种应变计具有较好的温度稳定性、更好的线性度、更大的应变范围和使用灵活（如易于附着在弯曲表面上）。为了提高灵敏度和线性度，往往采用p型半导体（不用n型半导体）；而且为了提高温度稳定性，多半采用高掺杂半导体（1020cm-3，但要折中考虑灵敏度）。
在应力作用下，应变计的长度L、面积A和电阻率ρ都将发生变化，这就造成电阻R发生变化，其电阻变化率为
ΔR/R = (ΔL/L)-(ΔA/A)+(Δρ/ρ) = e(1+2n+P)
式中e=ΔL/L是应变，n是Poisson比，P是表征压阻效应大小性能的参量（称为量规因子，P = (Δρ/ρ)/(ΔL/L) ）。
根据半导体压阻效应，对于p型Si的[110]晶向的压阻应变计有Δρ/ρ ≈ σL Y eL，则得到：
P = (ΔR/R)/(ΔL/L) ≈ (Δρ/ρ)/e ≈ Y σL
其中的σL是纵向（沿着[110]晶向）的压阻系数，Y是杨氏弹性模量。
在一定应变下，电阻的变化越大，应变计的灵敏度也就越高，因此可把单位应变时的DR/R定义为应变灵敏度G，即有：
G = (ΔR/R)/e = 1+2n+P
量规因子P越大，压阻应变计的灵敏度就越高。对于p型Si[110]压阻应变计，因为σL≈72×10-11Pa-1，Y≈170GPa，则得到P≈122；而对于金属的压阻应变计，则量规因子很小，只有P≈1.7。因此见到，半导体压阻应变计的灵敏度要远高于金属应变计。
18462138595：金属应变仪与半导体应变仪在工作原理上有何不同
申凌怜
：答：金属应变计的工作机理是所谓几何效应：当应变计拉长时，则其截面积减小，从而造成电阻增大。金属应变计主要是采用康铜之类的Cu-Ni合金来制作，往往采用弯曲的条状结构。这种应变计在较小的功耗下具有较大的灵敏度和较大的电阻。半导体应变计的工作机理，除了几何效应以外，还有更为重要的所谓压阻效应(压电...
18462138595：动态电阻应变仪原理
申凌怜
：答：原理如下：动态应变仪的组成部分：电桥、放大器、相敏检波器、滤波器、振荡器、电源。动态应变仪各部分的作用如下：电桥：将应变片电阻的变化转行成电流或电压信号。振荡器：供给正弦波交流电压作为电桥的工作电压，并通过信号电压对它进行调幅，输出调幅电压信号送入放大器，同时它也为相敏检波器提供参考电压。
18462138595：应变仪的种类有哪些?
申凌怜
：答：应变仪，这个科技小能手，其核心组件是电阻应变片，也被称为strain gauge。它就像变形金刚，能通过微妙的电阻变化揭示出材料内部的微小应变。应变仪家族种类繁多，有线应变仪凭借其坚韧的连接，直接测量物体的变形；箔应变仪则以轻薄的特性，适用于对形变敏感的精密测量；而半导体应变仪，凭借其高灵敏度，...
18462138595：应变仪的介绍
申凌怜
：答：有线应变仪、箔应变仪、半导体应变仪等。随着变形会发生电阻值变化的应变片按规定方向贴在试件表面，由于试件表面应变造成应变片的电阻值变化。人们用高灵敏度检流计测出电阻值的变化。并用此推得应变值的大小变化。应变仪广泛应用于材料的力学性能检测中，例如测定材料拉伸模量，就是用所加负荷和同时由...
18462138595：设计出测量螺栓应变的测试系统,画出应变仪原理框图并描述其工作原理
申凌怜
：答：测量被联接件受力的大小，中部有锥形孔，插入或拨出锥塞即可改变圆环的受力，以改变被联接件系统的刚度。实验台采用双顶杆四导杆加载装置，加载平稳，避免过大偏载的产生，测试结果稳定可靠。加载部分由蜗杆、蜗轮、挺杆和弹簧组成，挺杆上贴有应变片，用以测量所加工作载荷的大小。
18462138595：静态电阻应变仪的工作原理
申凌怜
：答：贴在被测构件上的电阻应变计接于测量电桥上。构件受载变形时，测量电桥有电压输出，经放大器放大后由显示仪表指示出相应的应变值。静态电阻应变仪每次只能测出一个点的应变。进行多点测量时可配以预调平衡箱。所有测点的应变计均预先接在平衡箱各点上，然后靠开关逐点转换接入应变仪。
18462138595：电阻应变计的工作原理
申凌怜
：答：工作原理:弹性体(弹性元件、敏感梁)在外力作用下发生弹性变形，因此粘贴在弹性体表面的电阻应变片(转换元件)也发生变形。应变片变形后，其电阻值会发生变化(增大或减小)，然后电阻的变化通过相应的测量电路转换成电信号(电压或电流)，从而完成外力转换成电信号的过程。扩展:电阻应变传感器是一种利用电阻应变...
18462138595：应变效应的测量原理
申凌怜
：答：测量时，将应变计牢固地贴在构件上，构件变形连同应变计一起变形，应变计的变形产生了电阻的变化，通过测量电桥使这微小的电阻变化转换成电压或电流的变比，经过信号放大，将其变换成构件的应变值而显示出来，完成上述转换工作的仪器叫应变仪。电测法的特点：（1）测量精度高、范围广。（2）应变片尺寸小...
18462138595：应变仪的简介
申凌怜
：答：动态拉伸及压缩应变，也可测量材料和结构上任意点的应变。在机械工业中，它可用于测量透平叶片、锅炉结构或内燃机气缸的应力等。应变仪上如果配有相应的传感器，还可以测量力、质量、压力、位移、扭矩、振动、速度和加速度等物理量及其动态变化过程，也可用作非破坏性的应变测量和检查。
18462138595：压阻效应的定义是什么?
申凌怜
：答：半导体中的压阻效应 半导体的压阻效应可能比几何效应大几个数量级，并且在诸如锗，多晶硅，非晶硅，碳化硅和单晶硅等材料中发现。这使得可以制造具有非常高灵敏度的半导体应变仪。在精确测量中，半导体应变仪通常比金属应变仪对环境条件（尤其是温度）更敏感，并且难以操作。以上内容参考：压阻效应 - 百度百科 ...
