应变片传感器是力学测量的基石，广泛应用于工业检测与研发领域。正确选型需综合考虑关键参数、基底材料及使用环境。本文将拆解选型要素，对比主流类型特性，并提供实用优化建议。
一、 核心参数决定测量精度
选型首要关注直接影响测量结果的性能指标，这些参数通常相互制约。
灵敏度与线性度
- 灵敏度系数（GF值）：反映电阻变化率与应变的比值，GF值越高输出信号越强。金属箔式GF值约2-6，半导体式可达150。(来源：IEEE仪器与测量学会)
- 线性度：表征输出与输入应变的直线关系，金属箔式通常优于0.1%，半导体式受温度影响较大。
稳定性与环境适应性
- 温度自补偿：选择与测试材料热膨胀系数匹配的应变片，可减少温度漂移误差。
- 蠕变特性：指恒定负载下输出随时间的变化量，高品质箔式应变片24小时蠕变小于0.1%。(来源：ASTM E251标准)
二、 主流类型特性对比
根据材料与工艺差异，应变片主要分为金属箔式与半导体式，适用场景各有侧重。
金属箔式应变片
- 结构：光刻蚀刻金属箔（常为康铜/卡玛合金）附着于树脂基底。
- 优势：线性度好、稳定性高、抗干扰强、性价比优。
- 典型场景：工业称重、结构应力测试、材料疲劳分析。
半导体式应变片
- 结构：硅/锗单晶材料经掺杂制成敏感栅。
- 优势：灵敏度极高（GF值达金属片数十倍）、频率响应快。
- 局限：温度敏感性显著、非线性误差较大、易脆裂。
- 典型场景：高频动态压力测量、微力检测。
| 特性 | 金属箔式 | 半导体式 |
|————–|———————-|———————–|
| 灵敏度(GF) | 2-6 | 80-150 |
| 线性度 | 优 (通常<0.1%) | 一般 (需补偿) |
| 温度稳定性 | 高 (可自补偿) | 较低 (需额外补偿) |
| 抗过载能力 | 强 | 弱 |
三、 优化选型与安装的关键建议
避开常见应用误区能显著提升测量可靠性与寿命。
选型匹配三要素
- 量程匹配：预估最大应变值，选择额定应变范围覆盖150%负载的型号。
- 基底适配：高温环境（>180°C）选用聚酰亚胺基底，潮湿环境选酚醛树脂或玻璃纤维增强基底。
- 引线考量：长距离传输或电磁干扰环境，优先选用三线制/全桥接法减少误差。
安装工艺四要点
- 表面处理：打磨清洁被测表面至Ra<1.6μm，确保粘接强度。(来源：ISO 5348)
- 粘接剂选择：氰基丙烯酸酯（快干）适合快速测试，环氧树脂（高温固化）提供长期稳定性。
- 固化压力：均匀施压0.1-0.3MPa，避免气泡产生。
- 防护涂层：涂覆硅胶或聚氨酯保护胶，防止机械损伤与潮气侵入。
