应变式压力传感器是利用金属材料的应力特性,将压力转换成电信号输出的一种传感器 。当有压力施加在金属弹性体上,其形状和尺寸会产生微小变化,所以在弹性体上粘附有应变片 。应变片受到力的影响变形,将变形转换成电阻变化,再通过电路输出成电信号,反映压力的大小 。
电阻应变式传感器把位移、力、压力、加速度、扭矩等非电物理量转换为电阻值变化的传感器 。首先由在弹性元件上粘贴应变敏感元件,当被测物理量作用在弹性元件上时,弹性元件的形变引起了应变敏感件的变形,从而其阻值,发生变化,再通过测量转换电路将阻值变化转换为电压信号输出,电信号的大小也就反应了被测量的大小 。电阻应变式传感器结构简单,性能稳定,使用方便,灵敏度高,响应速度快,广泛应用到航空、机械、电力、化工、建筑、医学等领域 。它主要包括电阻应变式传感器、电位器式传感器等 。
一、电阻应变效应
【应变式压力传感器的特点 应变式压力传感器的工作原理】导体或半导体材料在外界力的作用下,会产生机械变形,其电阻值也将随着发生变化,这种现象称为应变效应 。加一些下面我们以金属电阻丝为例说明这种效应,设金属丝长度为l,横截面积为S,半径为r,电阻率为p,它的电阻值R可以表示为:
当金属丝的长度方向受到拉伸力或压缩力的时候,上面公式中的三个参数都发生变化,从而使阻值发生变化,通过实验可以证明,金属丝的电阻变化率与电阻丝的纵向应变成线性关系,对于不同的金属,其灵敏度不同,而对于半导体,由于发生形变时,电阻率变化很大,其阻值也发生很大变化,其灵敏度较金属要大很多 。
二、应变片结构类型
应变片可分为金属应变片及半导体应变片两大类 。前者可分成金属丝式、箔式、薄膜式三种 。目前箔式应变片应用较多 。金属丝式应变片使用最早,有纸基、胶基之分 。由于金属丝式应变片蠕变较大,金属丝易脱胶,有逐渐被箔式所取代的趋势 。但其价格便宜,多用于应变、应力的大批量、一次性试验 。应变片结构图如下 。
1-基底 2-电阻丝 3-覆盖层 4-引线
箔式应变片中的箔栅是金属箔经过光刻、腐蚀等工艺制成的 。箔的材料多为电阻率高、热稳定性好的铜镍合金 。箔式应变片与片基的接触面积大得多,散热条件较好,在长时间测量时的蠕变较小,一致性较好,适合于大批量生产 。还可以对金属箔式应变片进行适当的热处理,使其线胀系数、电阻温度系数以及被粘贴的试件的线胀系数三者相互抵消,从而将温度影响减小到最小的程度,目前广泛用于各种应变式传感器中 。
三、应变式传感器测量电路
电阻应变式传感器是一种利用电阻应变效应,将各种力学量转换为电信号的结构型传感器 。电阻应变片式是电阻应变式传感器的核心元件,其工作原理是基于材料的电阻应变效应,电阻应变片即可单独作为传感器使用,又能作为敏感元件结合弹性元件构成力学传感器 。
导体的电阻随着机械变形而发生变化的现象叫做电阻应变效应 。电阻应变片把机械应变信号转换为电阻的变化率△R/R后,由于应变量及相应电阻变化一般都很微小,难以直接精确测量,且不便处理 。因此,要采用转换电路把电阻应变片的△R/R变化转换成电压或电流变化 。其转换电路常用测量电桥 。可分为直流电桥和交流电桥 。
直流电桥的特点是信号不会受各元件和导线的分布电感及电容的影响,抗干扰能力强,但因机械应变的输出信号小,要求用高增益和高稳定性的放大器放大
推荐阅读
- 中药材的种植前景怎么样?怎么才能卖出去?
- 达摩是哪个门派的开山祖师?王者 历史达摩是哪个门派的开山祖师
- 对抗路哪个英雄克制貂蝉 哪个英雄克制貂蝉
- 绿豆汤的功效与作用及营养价值 绿豆汤的功效与作用及禁忌
- 万和立式消毒柜质量怎么样 万和消毒柜怎么样371
- 一分钱儿歌简谱,一分钱儿歌钢琴谱
- 吉林大学录取分数线是多少分 吉林大学录取分数线2022
- 糯米减肥期间可以吃吗
- 首都机场公布离京三条件首都机场进离场航线图