初识应变片

之前在做平衡车的时候，有一个提起车辆的检测需要，使用的是应变片，我们把它贴在车体的中间部位，当车辆提起，两段的轮子重力向下，于是在中间提手的位置就会产生应力变形，如此一来，我们就可以检测到车辆被提起了。

不过，从现在对应变片的了解看来，当时虽然实现了功能，对于应变片的应用真的是属于瞎用，用的一点都不好，也不对，功能的实现纯属于瞎猫碰见死耗子了。

所以，为了弥补知识的欠缺，还是得从头学习一下应变片及其检测的相关知识。

应变片，也称为应变计，它是疲劳测量和材料测试的关键工具。无论是在结构耐久性测试，结构健康监控, 还是各种仪器仪表，传感器生产制造上面，都有广泛的应用，对于我们普通人，接触最多的就是体重秤。这玩意从大到飞机机翼疲劳试验、小到印刷电路板应变测试，再到桥梁结构监测和残余应力分析，几乎涵盖了所有关于材料应力水平测定场景。

他的原理其实非常简单，就是利用的金属材料的阻性原理，有一些材料的电阻和他的体积成线性关系，比如我们把一跟金属丝拉长，那么他的电阻值就会相应的变大，因为金属丝变长变细了，可以理解为电流的通道变窄了，于是内阻变大了。这个很容易理解。

于是，我们讲这样的金属丝转换为一些印制线，印刷在板子上面，但是FR4的PCB板肯定不行，FR4本身有硬度，所以需要软板的材质，这里其实是聚酰亚胺膜，其实就是高温胶带不带胶。为了让电阻变化更明显，同时缩小传感器的体积，我们可以讲更长的金属线走成蛇形，一举两得。放大了看，它就变成了这个样子。

应变片的选择有很多参数，最重要的就是他的电阻，也就是在静止状态下，这条金属丝呈现的电阻，因为我们要检测它的组织变化，初始状态下，它肯定有一个初始的阻值，当它被拉长或者压缩，这个阻值会随之变大或者变小。

这个初始阻值一般会在120R ~ 1K之间，这样的范围肯定是综合了尺寸，精度，功耗等各方面的因素，因此我们在选择应变片的时候要注意他的这个阻值，下面是选型时的考量。

其次，我们还要关注应变片的几何尺寸，应变片可是花花哨哨的，不像我们上图那样工工整整，因为我们的结构件形变的样式也是五花八门，因此我们需要各种各样的应变片花去对应。这里简单列举：

可能看到这，有些懵，不怕，我们慢慢来研究它。

假如，我们想检测一个力，我们设定一个场景。

如上图所示，我们固定标号1的位置，然后从标号2的位置向下施加一个力，那么这个蓝色的物理表面一定会有微型应变，目前我们的物理学肯定还找不到向水滴那样坚硬的物质吧。

所以，我们贴在上面的应变片一定是横向拉丝的，否则电阻变化就不足够大了。所以基于这样的原理，我们首先需要明确我们要测量的力，然后根据力和固定点去仿真推测结构件的变形方向，然后我们就可以去选择应变片的花样了。

第三个参数就是应变片的引出线，最常见的其实是已经引出线缆的，这种一般是使用漆包线印出来，好处是使用起来灵活，粘贴到某个部位后，职级把引线焊接到PCB板上就行。但是直接出焊盘的就需要注意，我们焊接后，板子在加载时有移动的风险是，这个加载卸载的过程会影响到我们的应变片，所以我们可以变通一下，如下图这样引出焊盘。