KYOWA共和电业通用箔式应变片技术解析：高精度应力测量的基石

更新时间：2026-02-24 点击次数：27

在材料力学研究、结构强度测试及工业设备状态监测中，应变片作为将微观形变转换为电信号的核心传感元件，其精度与稳定性直接影响测量结果的可靠性。日本KYOWA（共和电业）作为的传感器与测量仪器制造商，其通用箔式应变片系列凭借的温度特性、优异的弯曲性和超长的疲劳寿命，成为从基础科研到恶劣工业环境测试的“标准配置"。本文以KFGS系列为代表，深度解析其技术内核与应用逻辑。

一、核心技术：自温度补偿与宽温域适配

KYOWA通用箔式应变片的设计精髓在于其对温度干扰的主动抑制与环境适应能力，确保测量数据真实反映力学应变，而非环境噪声。

1. 自温度补偿功能

与传统应变片需另设补偿片不同，KYOWA通用箔式应变片（如KFGS系列）均具备自温度补偿（Self-Temperature Compensation）功能。其核心在于通过调整敏感栅合金的成分与热处理工艺，使应变片在特定温度范围内的电阻温度系数与被测材料的线膨胀系数相匹配。

当环境温度变化时，应变片因热膨胀产生的“虚假应变"被自动抵消。其自温度补偿范围覆盖 10～100℃，并提供了针对不同被测材料膨胀系数的型号，包括 5、11、16、23、27（×10⁻⁶/℃）五种规格。例如，C11型号适用于钢材（膨胀系数约11×10⁻⁶/℃），C23型号则对应铝材。

2. 极宽的耐受温度范围

得益于的材料工艺，该系列应变片展现了惊人的环境适应性：

低温极限：配合CC-33A或PC-600粘合剂使用时，低使用温度可达 -196℃（液氮环境），适用于LNG储罐及超导设备检测。
高温极限：配合EP-340耐热粘合剂，高稳定工作温度可达 150℃；若使用PC-600，同样可支持150℃的长期测量。

二、材料与工艺：精密合金与柔性基底的结合

1. 电阻元件：Cu-Ni系合金箔

敏感栅材料采用铜镍系合金箔（康铜），该材料具有极低的电阻温度系数和良好的应变灵敏度系数（应变片常数）。通过精细的光刻腐蚀工艺，制成整齐的栅格结构，确保在弹性变形范围内电阻变化率与应变成严格的线性关系。

2. 基底：聚酰亚胺（Polyimide）

基底材料选用聚酰胺（聚酰亚胺）薄膜。这是一种高性能工程塑料，具备两大核心优势：

弯曲性与贴合性：柔韧性佳，可紧密贴合曲面构件（如管道、轴类），即便在直径较小的圆弧表面也能保证不脱栅。
防水抗湿性：聚酰亚胺基底赋予了应变片出色的耐湿性。技术资料表明，若不直接接触水，通常不需要进行表面涂层处理，极大简化了现场安装工序。

三、性能指标：高极限与长寿命

KYOWA通用箔式应变片在静态和动态测量中均表现出色，以下是关键性能参数汇总：

性能维度	参数指标	技术解读
应变极限	约 5.0% （室温下）	指应变片能测量的大形变率，高达50000微应变，覆盖从弹性变形到塑性变形的广域测量。
疲劳寿命	1.2×10⁷ 次（±1500×10⁻⁶应变时）	在交变应力（±1500微应变）作用下，可承受1200万次以上的往复加载，适用于长期动态监测和高频振动测试。
电阻规格	60, 120, 350, 500, 1000Ω	120Ω为通用标准；350Ω功耗更低，适合长距离传输和电池供电场景。
敏感栅长度	0.2mm ~ 30mm	覆盖从极小点应力集中到混凝土大范围平均应变的全场景需求。

四、产品系列与型号解码

KYOWA通用箔式应变片拥有完整的系列划分，以满足不同测量对象的受力特性。

1. 核心系列定位

KFG系列：基础通用型，主要用于单向应变测量，性价比高，适用于机械结构应力监测等大多数工业场景。
KFGS系列：剪切应变专用型，敏感栅采用特殊排布方式，精准捕捉剪切方向的微小应变，常用于扭矩测量和轴承检测。
KFGE系列：高温专用型，耐温可达300℃，适用于发动机缸体等高温部件。
KFGK系列：高应变量程型，适用于材料拉伸至破坏的大应变测试。

2. 型号命名规则

以型号 KFGS-2-120-C15 为例：

KFGS：系列代号（剪切应变专用）。
2：敏感栅长度（mm）。
120：标准电阻（Ω）。
C15：温度补偿代号（适配线膨胀系数为15×10⁻⁶/℃的材料，如某些复合材料）。

五、工业场景选型与应用指南

为了确保测量精度，选型需遵循“材料匹配、场景适配"的原则。

1. 核心选型逻辑

根据被测材质选补偿：钢材（如SS400、S45C）选 C11；铝材（如A5052、6061）选 C23；钛合金或某些复材选 C5 或 C15。
根据应变梯度选栅长：对于焊缝、缺口等应力集中区域，应选用 1mm 以下的短栅长以捕捉峰值应变；对于混凝土等非均匀材料，应选用 10mm以上的长栅长以获得平均应变。
根据环境选导线：

常温干燥环境：可选平行乙烯线（L-6/L-7），耐温 -10~80℃。
高低温环境：需选用聚酯铜线或中温用导线（L-11/L-12），覆盖 -196~150℃ 的严苛区间。

2. 典型应用场景

自动化产线：在机械臂关键受力部位粘贴KFG-3-120-C11，实时监测疲劳程度，预防意外停机。
航空航天：使用KFGE高温系列监测发动机涡轮叶片在热冲击下的应变分布。
土木工程：采用长栅长的线应变片（如敏感栅30mm）测量桥梁、大坝的混凝土收缩与应力松弛。
特种装备：在高压氢气环境下，可选用KYOWA专用的KFV系列氢气环境应变片（本技术文章核心仍聚焦通用KFGS系列）。

结语

日本KYOWA共和电业通用箔式应变片（KFG/KFGS系列）以其聚酰亚胺基底的坚韧、Cu-Ni合金的稳定以及自温度补偿的智能，构建了从微观形变到宏观应力的精准桥梁。它不仅是一枚感知应变的传感器，更是保障大型结构安全、验证材料性能极限、提升智能制造精度的关键技术载体。无论是-196℃的极寒深空，还是150℃的炽热引擎，KYOWA应变片始终以“共和"之名，忠实记录着每一丝应力的脉动。