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电阻应变片（简称为应变片）的作用是把导体的机械应变转换成电阻应变，以便进一步电测。电阻应变片的典型结构如图3-7所示。合金电阻丝以曲折形状（栅形）用黏合剂粘贴在绝缘基片上，两端通过引线引出，丝栅上面再粘贴一层绝缘保护膜。该合金电阻丝栅应变片长为 l ，宽度为 b 。把应变片粘贴于所需测量变形物体表面，敏感栅随被测体表面变形而使电阻值改变，测量电阻的变化量便可得知变形大小。由于应变片具有体积小、使用简便、测量灵敏度高，可进行动、静态测量，精度符合要求，因此广泛用于应力、力、压力、力矩、位移和加速度等的测量。随着材料和工艺技术的发展，超小型、高灵敏度、高精度的电阻应变片式传感器不断出现，测量范围不断扩大，已成为非电量电测技术中十分重要的手段。
图3-7 电阻应变片的典型结构
1—引线 2—覆盖层 3—基片 4—电阻丝式敏感栅
金属和半导体材料的电阻值随它承受的机械变形大小而发生变化的现象称为应变效应。电阻应变片式传感器是利用了金属和半导体材料的“应变效应”而制作的。
设电阻丝长度为 L ，截面积为 S ，电阻率为 ρ ，则电阻值 R 为
金属电阻丝应变效应如图3-8所示。当电阻丝受到拉力 F 时，其阻值发生变化。材料电阻值的变化，一是受力后材料几何尺寸变化；二是受力后材料的电阻率也发生了变化。大量实验表明，在电阻丝拉伸极限内，电阻的相对变化与应变成正比，而应变与应力也成正比，这就是利用应变片测量应力的基本原理。
图3-8 金属电阻丝应变效应
电阻应变片主要分为金属电阻应变片和半导体应变片两类。应变片的类型如图3-9所示。金属电阻应变片分为体型和薄膜型。属于体型的有电阻丝式应变片、箔式应变片和应变花。
图3-9 应变片的类型
a）回绕式（U形）应变片 b）短接式（H形）应变片 c）箔式应变片 d）半导体应变片
丝式应变片如图3-9a和b所示，它分为回绕式应变片（U形）和短接式应变片（H形）两种。其优点是粘贴性能好，能保证有效地传递变形，性能稳定，且可制成满足高温、强磁场、核辐射等特殊条件使用的应变片。缺点是U形应变片的圆弧形弯曲段呈现横向效应，H形应变片因焊点过多，可靠性下降。
箔式应变片如图3-9c所示。它是用照相制版、光刻、腐蚀等工艺制成的金属箔栅。优点是黏合情况好、散热能力较强、输出功率较大、灵敏度高等。在工艺上可按需要制成任意形状，易于大量生产，成本低廉，在电测中获得广泛应用。尤其在常温条件下，箔式应变片已逐渐取代了丝式应变片。薄膜型是在薄绝缘基片上蒸镀金属制成。
半导体应变片是用锗或硅等半导体材料作为敏感栅。图3-9d给出了P型单晶硅半导体应变片结构示意图。半导体应变片灵敏系数大、机械滞后小、频率响应快、阻值范围宽（可从几欧到几十千欧），易于做成小型和超小型；但热稳定性差，测量误差较大。
在平面力场中，为测量某一点上主应力的大小和方向，常需测量该点上两个或3个方向的应变。为此需要把两个或3个应变片逐个粘结成应变花，或直接通过光刻技术制成。应变花分互呈45°的直角形应变花和互呈60°的等角形应变花两种基本形式，如图3-10所示，加工和使用比较方便。
图3-10 应变花的两种基本形式
a）互呈45°和60°的丝式应变花 b）互呈45°和60°的箔式应变花
除上述各种应变片外，还有一些具有特殊功能和特种用途的应变片。如大应变量应变片、温度自补偿应变片和锰铜应变片等。
弹性元器件表面的应变传递给电阻应变片的敏感丝栅，使其电阻发生变化。测量出电阻变化的数值，便可知应变（被测量）大小。测量时，可直接测单个应变片阻值变化；也可将应变片通以恒流而测量其两端的电压变化。但由于温度等各种原因，所以单片测量结果误差较大。选用电桥测量，不仅可以提高检测灵敏度，而且可以获得较为理想的补偿效果。基本电桥测量电路如图3-11所示。
图3-11a和b为半桥式测量电路。在图3-11a中， R 1 为测量片， R 2 为补偿片， R 3 、 R 4 为固定电阻。补偿片起温度补偿的作用，当环境温度改变时，补偿片与测量片阻值同比例改变，使桥路输出不受影响。下面分析电路工作原理。
无应变时， R 1 = R 2 = R 3 = R 4 = R ，则桥路输出电压为
有应变时， R 1 = R 1 +Δ R 1
代入 R 1 = R 2 = R 3 = R 4 = R ，由Δ R 1 / （2 R ）＜＜1可得
式中，
；
ε
1
为测量电路上感受的应变；
K
为敏感系数。
在图3-11b中， R 1 和 R 2 均为相同应变测量片，又互为补偿片。有应变时，一片受拉，另一片受压，此时阻值为 R 1 +Δ R 1 和 R 2 -Δ R 2 ，按上述同样的方法，可以计算输出电压为
图3-11 基本电桥测量电路
a）半桥式（单臂工作） b）半桥式（双臂工作） c）全桥式（双臂工作） d）全桥式（四臂工作）
图3-11c和d是全桥式测量电路。在图3-11c中， R 1 和 R 3 为相同应变测量片，有应变时，两片同时受拉或同时受压。 R 2 和 R 4 为补偿片。可以计算输出电压为
图3-11d是4个桥臂均为测量片的电路，且互为补偿，有应变时，必须使相邻两个桥臂上的应变片一个受拉，另一个受压。可以计算输出电压为
