第一節(jié)測力傳感器第二節(jié)扭矩力傳感器第三節(jié)壓力傳感器用于測量力的傳感器多為電氣式。電氣式測力傳感器，根據轉換方式不同又分為參量型和發(fā)電型兩種。參量型測力傳感器有電阻應變式、電容式、電感式等。發(fā)電型測力傳感器有壓電式、壓磁式等。1.電阻應變式測力傳感器工作原理電阻應變式測力傳感器是將力作用在彈性元件上，彈性元件在力作用下產生應變。利用貼在彈性元件上的應變片將應變轉換成電阻的變化。利用電橋將電阻變化轉換成電壓(或電流)的變化，再送人測量放大電路測量。利用標定的電壓(或電流)和力之間的對應關系，可測出力的大小或經換算得到被測力。一、電阻應變式測力傳感器在一組自相平衡的外力作用下物體內各個部分產生相互作用力，我們用應力來描寫。給一根截面積為S的均勻直桿兩端施加方向相反的拉力F。如果在桿中A點作一垂直于桿軸的截面并且考慮被這截面分開的左半段桿子，根據靜力平衡要求，在此截面上分布有合力為F的力，這個力就是右半段桿子通過截面A作用到左半段桿子上的內力。我們把作用在單位面積上的內力叫做應力。1.應力的基本概念2.應變的基本概念桿件在軸向拉伸或壓縮時，所產生的主要變形是沿軸線方向伸長或縮短；但是桿的橫向尺寸還會縮小或增大，前者稱為縱向變形，后者稱為橫向變形。實驗證明，當受拉力時，桿的伸長量△l與拉力F和桿件原長成正比，與桿件的橫截面積A成反比?？梢杂脭祵W式表示為：如果引進一個比例系數，則上式就是軸向拉伸和壓縮時縱向變形的計算公式，稱為虎克定律2.應變的基本概念式中的E值與材料的性質有關，稱為材料的彈性模量，其值越大，則桿件的變形越小，故它是衡量材料抵抗變形能力的一個指標。EA代表了桿件抵抗拉伸（壓縮）變形的能力，稱為桿件的抗拉（壓）剛度。2.應變的基本概念2.應變的基本概念由上式還可以看到，在E、A、F相同的情況下，桿件的長度l愈大，則其絕對伸長量△l也愈大，故絕對伸長△l還不能說明桿件的變形程度。因此，需要運用相對伸長的概念，以單位長度的伸長來衡量桿件的變形程度。稱為縱向線應變。2.應變的基本概念與軸向垂直方向上的徑向應變（有時也稱橫向應變）用表示2.應變的基本概念實驗證明，橫向應變與徑向應變的絕對值之比為一個常數，用μ來表示，稱為泊松比，它是一個因材料而異的常數。2.應變的基本概念當縱向應變?yōu)樯扉L時，橫向應變?yōu)榭s短，所以它們之間的符號總是相反的。一、電阻應變式測力傳感器2.彈性元件及計算公式測力傳感器的結構雖各式各樣，但其彈性元件的形式只有柱型、薄壁環(huán)型和梁型。柱型彈性元件柱型彈性元件有圓柱形、圓筒形和方柱形等幾種。一、電阻應變式測力傳感器2.彈性元件及計算公式當力或荷重沿中心線對其作用時，受力后的應變值為柱型彈性元件一、電阻應變式測力傳感器2.彈性元件及計算公式一般用它的應變作為輸出量在它的表面粘貼應變片，可以將應變進一步變換為電量。柱型彈性元件的特點是加工方便、加工精度高，但靈敏度較小，適用于載荷較大的場合。柱型彈性元件一、電阻應變式測力傳感器2.彈性元件及計算公式當被測力較大時，一般用鋼材制作彈性元件，鋼的彈性模量為當被測力較小時，一般用鋁合金或銅合金。鋁的彈性模量為材料越軟，彈性模量越小，靈敏度也就越高。薄壁環(huán)型彈性元件一、電阻應變式測力傳感器2.彈性元件及計算公式測拉力測壓力薄壁環(huán)型彈性元件圓環(huán)在拉力作用下，各斷面所承受的彎矩為一、電阻應變式測力傳感器2.彈性元件及計算公式薄壁環(huán)型彈性元件一、電阻應變式測力傳感器2.彈性元件及計算公式最大彎矩在圓環(huán)A斷面和B斷面處，其值為兩處的應變值分別為式中：b—薄壁環(huán)的寬度（m）

h—薄壁環(huán)的厚度（m）薄壁環(huán)型彈性元件一、電阻應變式測力傳感器2.彈性元件及計算公式圓環(huán)受力后較易變形，因而它多用于測量較小的力。梁型彈性元件一、電阻應變式測力傳感器2.彈性元件及計算公式梁型彈性元件靈敏度高。輸出可以是應變也可以是撓度（位移）。由于它在相同力的作用下的變形比柱型和薄壁環(huán)型都大，所以多用于較小力的測量。根據其支承情況，常用的有懸臂梁式和兩端固定梁式兩種懸臂梁式，上下表面的應變值為梁型彈性元件一、電阻應變式測力傳感器2.彈性元件及計算公式兩端固定梁式，上下表面的應變值為梁型彈性元件一、電阻應變式測力傳感器2.彈性元件及計算公式柱型一、電阻應變式測力傳感器2.彈性元件及計算公式薄壁環(huán)型懸臂梁兩端固定梁式彈性元件的尺寸和材料確定后，彈性元件在外力作用下所產生的應變與外力成正比一、電阻應變式測力傳感器2.彈性元件及計算公式應變片是非電量電測中一種常見的轉換元件。由于應變片使用簡便，測量精度高，體積小，動態(tài)響應好，因而得到廣泛應用。一、電阻應變式測力傳感器3.應變片(1)工作原理應變效應當金屬絲在外力作用下發(fā)生機械變形時，其電阻值將發(fā)生變化，這種現象稱為金屬的電阻應變效應。一、電阻應變式測力傳感器3.應變片(1)工作原理設有一根長度為l、截面積為S、電阻率為ρ的金屬絲，其電阻R為一、電阻應變式測力傳感器3.應變片(1)工作原理設有一根長度為l、截面積為S、電阻率為ρ的金屬絲，其電阻R為一、電阻應變式測力傳感器3.應變片兩邊取對數，得等式兩邊取微分，得金屬的軸向應變金屬的徑向應變令(1)工作原理一、電阻應變式測力傳感器3.應變片由材料力學的知識：在彈性范圍內，金屬絲受拉力時，沿軸向伸長，沿徑向縮短，則軸向應變和徑向應變的關系為：

εy=-μεx

μ為金屬材料的泊松系數。(1)工作原理一、電阻應變式測力傳感器3.應變片(1)工作原理一、電阻應變式測力傳感器3.應變片為電阻絲電阻率的相對變化，根據壓阻效應可得(1)工作原理一、電阻應變式測力傳感器3.應變片由尺寸變化引起由壓阻效應引起對于金屬絲，第二部分可忽略不計。則：電阻應變片的分類金屬電阻應變片半導體電阻應變片(2)電阻應變片一、電阻應變式測力傳感器3.應變片一、電阻應變式測力傳感器3.應變片金屬電阻應變片:絲式、箔式、薄膜式基片覆蓋層金屬絲引線金屬絲應變片結構金屬絲式應變片K——金屬電阻絲靈敏系數一、電阻應變式測力傳感器3.應變片金屬電阻應變片:絲式、箔式、薄膜式基片覆蓋層金屬絲引線金屬絲應變片結構金屬絲的作用是感受機械試件的應變變化，稱它為敏感柵。電阻應變片的電阻值為60Ω、120Ω、200Ω等多種規(guī)格，以120Ω最為常用。

應變片柵長大小關系到所測應變的準確度，應變片測得的應變大小是應變片柵長和柵寬所在面積內的平均軸向應變量。一、電阻應變式測力傳感器3.應變片基片覆蓋層金屬絲引線金屬絲應變片結構對金屬絲的要求1）具有較高的電阻系數2）具有盡可能大的電阻應變靈敏度系數，而且要求電阻應變靈敏度系數在盡可能大的應變范圍內保持為常數。3）具有較小的溫度系數4）具有較高的彈性極限，以便得到較寬的測量范圍5）良好的加工性和焊接性6）對銅的熱電動勢要小一、電阻應變式測力傳感器3.應變片基片覆蓋層金屬絲引線金屬絲應變片結構基片（基底）用于保持敏感柵、引線的幾何形狀和相對位置，覆蓋層既保持敏感柵和引線的形狀和相對位置，還可保護敏感柵。一、電阻應變式測力傳感器3.應變片基片覆蓋層金屬絲引線金屬絲應變片結構引線是從應變片的敏感柵中引出的細金屬線。對引線材料的性能要求：電阻率低、電阻溫度系數小、抗氧化性能好、易于焊接。大多數敏感柵材料都可制作引線。一、電阻應變式測力傳感器3.應變片基片覆蓋層金屬絲引線金屬絲應變片結構用于將敏感柵固定于基片上，并將蓋片與基片粘貼在一起。使用金屬應變片時，也需用粘結劑將應變片基片粘貼在構件表面某個方向和位置上。以便將構件受力后的表面應變傳遞給應變計的基片和敏感柵。常用的粘結劑分為有機和無機兩大類。有機粘結劑用于低溫、常溫和中溫。常用的有聚丙烯酸酯、酚醛樹脂、有機硅樹脂，聚酰亞胺等。無機粘結劑用于高溫，常用的有磷酸鹽、硅酸、硼酸鹽等。粘結劑利用光刻、腐蝕等工藝制成一種很薄的金屬箔柵，厚度一般在0.003~0.010mm，粘貼在基片上，上面再覆蓋一層薄膜而制成。其優(yōu)點：1）金屬箔很薄2）箔式敏感柵表面積和截面積之比大，散熱條件好，允許通過的電流較大，可制成各種需要的形狀，便于批量生產。一、電阻應變式測力傳感器3.應變片金屬電阻應變片:絲式、箔式、薄膜式金屬箔式應變片一、電阻應變式測力傳感器3.應變片金屬電阻應變片:絲式、箔式、薄膜式箔式應變片金屬箔式應變片一、電阻應變式測力傳感器3.應變片金屬電阻應變片:絲式、箔式、薄膜式金屬薄膜應變片

金屬薄膜應變片是采用真空蒸鍍或濺射式陰極擴散等方法，在薄的基底材料上制成一層金屬電阻材料薄膜以形成應變片。這種應變片有較高的靈敏度系數，允許電流密度大，工作溫度范圍較廣。

半導體應變片的工作原理是基于壓阻效應。壓阻效應是指固體受到應力作用時，其電阻率發(fā)生變化，這種現象稱為壓阻效應。一、電阻應變式測力傳感器3.應變片半導體應變片