应变计和压力传感器广泛用于从静态到动态的许多测量应用。例如，它们通常用于 重量测量的称重传感器内部，以及某些类型的加速度计传感器中。应变计传感器用于测量：
• 拉紧
• 重量
• 力量
• 偏转
• 振动
• 加载
• 扭矩
• 压力
• 压力。
简而言之，它们用于 测量力。
应变计有时也称为电阻应变计，或简称为电阻应变计。 Gage也可以拼写为 gauge—— 这只是一个惯例问题，没有什么区别。
但它们也用于高动态测量应用，由于被测机械物体的变形，它们的输出波动很大。
想象一下一辆汽车以非常高的速度快速穿过比利时街区的车身面板。或者安装在以数千转/分钟旋转的驱动轴上，并 随着轴上的负载动态变化而受到拉力和扭转。应变计有无数的 应用。
称为“应变”的属性被认为是物体长度变化与原始无应力长度的比率。
应变计传感器（又名“应变片传感器”）可以测量由外力引起的长度变化，并将其转换为电信号，然后将其转换为数字值，进行显示、捕获和分析。这是有效的，因为应变计传感器在拉伸或压缩时会经历电阻变化。
应变计（ 又名“应变仪”）通过电阻的变化来测量应变。在单传感器应变计中，金属箔图案安装在柔性基板上，该基板还用于将金属与被测物体绝缘。电流流过箔图案。当被测物体在与箔图案平行的轴上受到应力（即弯曲或扭曲）时，电阻会发生变化，该变化与偏转量成比例。
典型的单箔应变计传感器
当导体被拉伸时，其电阻会增加。当它被压缩时，它的阻力就会降低。可以使用惠斯通电桥来测量电阻的变化 。
如下图所示， 惠斯通电桥电路 通过平衡电桥电路的两个支路（其中一个支路的值未知）来测量未知电阻 (Rx)。由于其他三个电阻的值已知，并且其中一个也是可调的，因此电路可以推断出任意时间点 Rx 的电阻是多少。
应变计操作（为了清晰起见，夸大了弯曲）
当四个电阻器中的一个用于进行单轴测量时，这就是所谓的 四分之一桥 连接。信号调节器必须提供三个缺失的传感器，并平衡电路，实时推导传感器的电阻值，并将该电阻转换为适当的应变测量值（当没有电流通过 V 时，电路平衡）。
惠斯通电桥图
因此，使用两个传感器是 半桥，而使用所有四个传感器进行测量是 全桥 配置。在上面的全桥图中，传感器的输出电压在 C 和 B 处测量，而激励电压在 A 和 D 处提供。
有些应变计具有多个传感器，可以一次测量多个方向的应变。这些通常被称为 应变仪玫瑰花，它们有不同的几何形状，适合不同的应用。
最常见的花环是 双轴花环，其中两个传感器安装在 0° 和 90°（彼此垂直），以及 三轴花环，其中三个仪表按指定模式排列，例如 0° - 60° - 120°，或0° - 45° - 90°。
应变莲座结构
当信号调节器提供完成惠斯通电桥电路所需的缺失电阻时，这称为 电桥完成。例如，Dewesoft 的 STG 系列信号调节器提供了这种完成功能，甚至允许您在 120Ω 和 350Ω 完成电阻之间进行选择。
对此完成的控制完全通过 Dewesoft X 数据采集软件完成：无需进行物理开关或设置。在这种情况下，信号调节器实际上在硬件中具有“缺失”的电阻器，并根据您在软件中的设置将它们切换到电路上的正确位置。
当您购买应变计传感器时，包装上通常会显示 GF 或 应变系数 （或 应变系数）。这是一个大约 2 的数字。在软件中设置传感器时了解这一点非常重要。该系数与由应变引起的电阻变化超过传感器的固有电阻除以应变本身有关。同样，当使用Dewesoft X 数据采集软件 和 Dewesoft STG 系列信号调节器 设置传感器时 ，可以将量具系数 直接输入到软件中，该软件将执行所有必要的数学运算，以确保完美的测量。
此时，您可能想知道温度及其对这些测量精度的影响。毕竟，任何时候我们谈论电阻测量时，温度都是一个因素，因为它很容易改变测量结果，导致错误的读数。众所周知，应变计传感器对温度很敏感 ，除非进行补偿，否则会影响其精度。
传感器的温度变化不仅是由环境温度引起的（想象一个传感器在阳光下，或者直接安装在正在运行的发动机上，而另一个传感器则不然），而且还由为惠斯通电桥本身供电的电流引起！这也称为 自热现象。
激励传播的距离越远，所需的强度就越大，从而导致激励本身使传感器发热更多。此外，引线电阻本身可能成为影响测量的因素，例如，在传感器和信号调节器之间的距离特别大的情况下。
由于这些变量， Dewesoft STG 信号调节器 被设计为允许 SENSE 线 连接到 桥式电路的角落。这些线路允许信号调节器测量调节器和传感器处的激励之间的差异，并相应地自动调整电路，消除误差并确保读数准确稳定。
应变测量全桥通道设置
虚线显示，虽然可以在连接器处连接传感线，但最好在传感器本身处连接，以获得此功能的全部好处。
分流 器 是一种电阻器，连接在 惠斯通电桥电路的一个支路上，暂时使其不平衡。该方法模拟给定的应变，并且由于分流电阻器的值已知（通常为 59.88 kΩ），因此它提供了已知的偏移。该分流校准电阻器的瞬时接通通常在测试开始和结束时进行，以便在数据分析过程中可以参考测量数据。因此，在长时间测试的整个范围内可能发生的任何基线偏移都可以在以后通过数学方法检测和抵消。
Dewesoft STG 信号调节器提供一个 内部分流校准电阻，无需外部连接（这也无需接触接线！）。此外， Dewesoft X DAQ 软件 允许您通过屏幕上的点击来进行分流校准。 分流校准 可以在单个通道上完成，也可以同时在多个通道上完成。
分流电阻器以及每个应变计传感器或传感器内的电阻器的精度 非常重要，因为它会影响最终读数的精度。 Dewesoft 等制造商在表示电阻器精度时遵循最佳实践，提供标称电阻和容差规格。标称电阻代表以欧姆为单位的预期值，而容差是在 25°C 下测量的标称值的最大可能偏差。
最好的做法是使用尽可能低的激励电压，以避免前面提到的自热现象。同时，有多种激励水平可供选择是非常有用的。重要的是，激励线像信号线一样被隔离，以确保记录数据的低噪声和最佳信噪比。
所有 Dewesoft DAQ 系统的先进AD 转换器电子器件 ， 特别是SIRIUS DAQ硬件 的 DualCoreADC® 技术方法，也确保了这一点 。由于减少信号电缆的长度对于应变传感器尤为重要，因此所有 Dewesoft 数据采集系统的模块化特性 在这些应用中具有坚实的优势。
应变定义为物体与其原始尺寸和形状相比所经历的变形量（长度相对于原始长度的增加比率）。术语“应变”通常用于描述截面的伸长率。由于外力作用在物体上，物体可能会受到应变。
应变是无量纲量，通常以百分比表示。对于钢来说，应变的典型测量值小于 2 mm/m，并且通常以微应变单位表示。一个微应变是产生百万分之一变形的应变。微应变的缩写为 µε。
应力定义为每单位面积施加的力。它通常是由于施加的力而发生的，但通常是由于材料内或较大系统内的力的影响而发生的。
例如，让我们想象一根固定在顶部并垂下的电线。我们在这根线的末端施加重物，将其向下拉，从而施加向下的力。我们可以看到，在下图中， A 是电线的原始横截面积，L是原始电线的长度。在此示例中，材料（线材）承受称为轴向应力的应力。
应力变形力
这些单位与压力相同，因为压力是应力的特殊变化。应力是比压力更复杂的量，因为它随着方向和作用表面而波动。
我们可以通过应变 (ε) 和杨氏模量(E)相乘来计算应力 (σ) 。
杨氏模量，也称为 拉伸模量 或 弹性模量， 是弹性材料刚度的量度，是用于表征材料的量。
它被定义为在胡克定律成立的应力范围内沿轴的应力 （每单位面积的力）与 沿该轴的应变 （变形与初始长度的比率）的比率 。
杨氏模量值非常高的材料是刚性的。
杨氏模量 [E] 可以通过将拉伸应力除以应力-应变曲线的弹性（初始、线性）部分中的拉伸应变来计算：
在哪里：
• E是杨氏模量（弹性模量）；
• F是施加在受拉物体上的力；
• A0为受力时原始横截面积；
• ΔL是物体长度变化的量；
• L0是物体的原始长度。
根据国际单位制 (SI)，杨氏模量的单位是帕斯卡（Pa 或 N/m2 或 m−1·kg·s−2）。实际使用的单位是兆帕（MPa 或 N/mm2）或千兆帕（GPa 或 kN/mm2）。
在美国习惯单位中，杨氏模量以磅每平方英寸 (psi) 表示。
应变通常以μm/m（微米每米）表示，也称为 微应变，符号为 με。您可能还会看到“mV/V”，它是指每伏激励的输出（以毫伏为单位）。应变计需要由电源电压激励或驱动，以便提供与沿测量轴看到的应变量成比例的输出。
弹性模量和屈服应力是两种常见的材料特性，可以通过使用机械测试系统进行拉伸测试来计算。
机械测试系统的程序是将所选材料夹在两个夹具之间。底部夹具在表面上拉紧，而顶部夹具以一定的位移速率向上移动。
测试系统记录拉伸材料所需的力以及夹具的适当位移。工程师测量样本的原始横截面积和夹具之间的原始长度。之后，他们能够根据力数据计算应力，并根据位移数据计算应变。然后使用所有数据创建应力应变图，如下图所示。
泊松比是横向应变与轴向应变的负比（假设轴向应变沿施加载荷的方向）。该比率通常由希腊字母 v （也写为 nu，发音类似于“new”）给出。您可以通过拉伸橡皮筋来可视化这种效果 - 当您将其两端拉得更远时，橡皮筋本身的宽度就会收缩。大多数材料的泊松比在 0 到 0.5 ν 之间。钢的测量值通常为 0.3 ν，而橡胶的测量值几乎为 0.5 ν。
有两种正常应力 - 拉伸和压缩。拉应力为正，压应力为负。当拉伸力或压缩力相互作用时，就会产生正应力。
在下图中，我们可以看到施加在长方体上的拉伸载荷。长方体对拉伸载荷的响应很大程度上取决于增强纤维的拉伸刚度和强度特性，因为它们远远高于树脂系统本身。
下图显示了承受剪切载荷的复合材料。该负载试图使相邻的纤维层彼此滑动。在剪切载荷下，树脂在将应力传递到复合材料上方面发挥着重要作用。为了使复合材料在剪切载荷下表现良好，树脂元件不仅必须表现出良好的机械性能，而且还必须对增强纤维具有高粘附力。复合材料的层间剪切强度 (ILSS) 通常用于指示多层复合材料（“层压板”）中的此属性。
• 轴向应变：“轴向应变”是指物体由于沿其水平轴的力而拉伸或压缩的方式。它在数学上定义为轴向应力除以杨氏模量。
• 弯曲应变（力矩应变）：“弯曲应变”是指物体由于沿其垂直轴施加的力而如何在一侧拉伸并在另一侧收缩。弯曲应变也称为“力矩应变”，在数学上定义为弯曲应力除以杨氏弹性模量。
• 剪切应变：“剪切应变”结合了物体沿水平轴和线性轴变形的测量。它在数学上定义为剪应力除以剪应力模量。
• 扭转应变：“扭转应变”是指沿被测物体水平轴和垂直轴的圆周力。它在数学上定义为扭转应力除以扭转弹性模量。
• 压缩应变：当两个相等且相反的力作用来压缩物体时，就会产生压缩应变。发生这种情况时，物体的长度在压应力下会减小。
通过 应力-应变曲线可视化应力和应变之间关系的最简单方法。您可以在下图中看到该曲线提供了一些非常有用的材料属性。应力-应变曲线是通过实验计算的。
应变应力曲线
应力-应变曲线是结构钢的典型曲线：
• 极限力量
• 屈服强度（屈服点）
• 破裂
• 应变硬化区域
• 颈缩区域
• 表观应力（F/A0）
• 实际应力（F/A）
• TORQUE-LINK-200 无线扭矩/应变传感器节点
• SG-LINK-200-OEM 嵌入式无线应变/模拟传感器
• SG-LINK-200 三通道无线应变/模拟传感器
• V-LINK-200 8 通道无线应变/模拟传感器节点
