1.力学感应器件的组成

力学传感器是将各种力学量转换为电信号的器件。力学量包括几何学量﹑运动学量和力学量三个部份。其中几何学量指的是位移(Displacement)﹑变形﹑尺寸等；运动学量是几何学量的时间函数，如速度﹑加速度等；力学量包括质量﹑力﹑力矩﹑压力﹑应力(Stress)﹑应变(Strain)等。因此，压力传感器﹑力传感器﹑扭矩传感器﹑速度传感器﹑加速度传感器都属于力学传感器。

力学传感器与其它类型的传感器相比具有测试范围宽﹑输出特性线性度好﹑精度高﹑性能稳定﹑工作可靠﹑可在恶劣环境下工作等特点，在机械﹑化工﹑煤炭﹑交通﹑国防等部门得到广泛的应用。应变(Strain)式力传感器主要由弹性元件和电阻应变片组成。

(1)弹性元件
 
力学传感器中，弹性元件的输入量一般是力(力矩)或压力，而它输出的是应变(Strain)或位移。也就是说弹性元件把力或压力转换成了应变(Strain)或位移(Displacement)，然后再由传感器的后续电路(与传感器连接，用来读取传感器所发放出来的信号及推动驱动器的电路)将应变或位移转换成电信号。因此，弹性元件是力学传感器中一个非常重要的部件。

一般来说，根据是否变换压力，可以将弹性元件分为两类。其中，可以变换压力的弹性元件，通常有弹簧管﹑波纹管﹑波纹膜片﹑膜盒和薄壁圆筒等，它们可以将流体产生压力变换成位移量输出。

(2)电阻应变片
电阻应变片是一种能将被测试件上应变(Strain)的变化转换成电阻变化的感应元件。它是应变式传感器中的主要组成部份，也是应用最广的力-电转换元件。由于其输出的信号很微弱，它常需要与电桥电路一起使用，使微弱的信号得以放大。 电阻式应变片主要有金属电阻应变片和半导体应变片两大类。应变片通常可以比较理想地粘贴在被测试件的各个部位，检测出机械装置各部份的受力状态，如应力(Stress)﹑振动﹑冲击﹑离心力和不平衡力大小等。

金属电阻应变片的工作原理主要基于电阻的应变效应，即导体的电阻随着机械变形而发生变化的现象。它由保护片﹑感应栅﹑基底和引线四个部份组成。感应栅是由应变灵敏系数比较大的电阻丝制成。当金属电阻丝受外力作用时，其长度和截面积都发生了变化，从而改变了电阻丝的电阻值。当电阻丝受外力伸长时，长度增加，截面积减小，电阻增大；当受压缩短时，长度变短，截面积增加，电阻变小。因此，只要测出电阻的变化，便可通过换算得知金属丝的应变情况。

半导体应变片主要采用硅半导体的压-阻效应制作而成，如果在半导体晶体上施加作用力，晶体除产生应变外，其电阻率也会发生变化。和金属电阻应变片相比，它的灵敏系数很高，可达100-200，但是在温度稳定性和可重复性方面不如金属电阻应变片。

2.应变式力感应器件原理

应变式传感器通常由弹性元件﹑电阻应变片和外壳等组成。应变式传感器可用于力﹑压力等力学量的测量。 应变式力传感器通常把电阻应变片粘贴在传感器的弹性元件表面，当弹性元件的受力产生应变时，电阻应变片便会感受到该变化而随之产生应变，并引起应变片的电阻变化。只要知道传感器弹性元件的弹性模型，就可以计算出应变力的大小。

在实际应用时，通常将四个电阻应变片成对地横向或纵向粘贴在弹性元件表面，使应变片分别感受到压缩和拉伸地变形，并将四个应变片连接成电桥电路，再利用桥式电路可将电阻变化转变为电压变化，从而来表示力或力矩的变化。