傳感器應用技術(shù)項目二

基于電阻式傳感器的電子秤的設計與制作金屬電阻應變片講授內(nèi)容1.應變片的類型

3金屬電阻應變片：絲式、箔式和薄膜式。2.金屬絲式應變片下圖為電阻應變片的典型結(jié)構(gòu)圖。它由敏感柵、基底、蓋片、引線和粘結(jié)劑等組成。這些部分所選用的材料將直接影響應變片的性能。因此，應根據(jù)使用條件和要求合理地加以選擇。基片覆蓋層金屬絲引線2.金屬絲式應變片（1）基片和覆蓋層基片用于保持敏感柵、引線的幾何形狀和相對位置；蓋片既保持敏感柵和引線的形狀和相對位置，還可保護敏感柵。最早的基底和蓋片多用專門的薄紙制成，基底厚度一般為(0.02～0.04)mm，基底的全長稱為基底長，其寬度稱為基底寬。2.金屬絲式應變片（2）敏感柵由金屬細絲（康銅、鎳鉻合金、貴金屬）繞成柵形。金屬細絲直徑為0.01-0.05mm柵長有100mm、200mm及1mm、0.5mm、0.2mm等規(guī)格，分別適應于不同的用途。對敏感柵材料的要求①較大的應變靈敏系數(shù)，盡量保持為常數(shù)；②高而穩(wěn)定的電阻率；③電阻溫度系數(shù)要小；④抗氧化能力高，耐腐蝕性能強；⑤在工作溫度范圍內(nèi)能保持足夠的抗拉強度；⑥加工性能良好；⑦易于焊接，對引線材料的熱電勢小。2.金屬絲式應變片（3）引線它是從應變片的敏感柵中引出的細金屬線。常用直徑約(0.1~0.15)mm的鍍錫銅線，或扁帶形的其他金屬材料制成。

對引線材料的性能要求電阻率低；電阻溫度系數(shù)??；抗氧化性能好；易于焊接；大多數(shù)敏感柵材料都可制作引線。2.金屬絲式應變片金屬絲式應變片有回線式和短接式二種，如圖所示?；鼐€式最為常用，制作簡單，性能穩(wěn)定，成本低，易粘貼，但其應變橫向效應較大。短接式應變片兩端用直徑比柵線直徑大5～10倍的鍍銀絲短接。優(yōu)點是克服了橫向效應，但制造工藝復雜。

圖中應變片a、c回線式

b、d短接式箔式應變片將金屬電阻材料通過特殊的碾壓而得到厚度為0.003~0.005mm的極薄的膜，加上絕緣底基以后，再通過光刻工藝將電阻箔刻成所需的柵狀電阻絲，然后再將這個箔柵加上覆蓋層和引出線就構(gòu)成了箔式應變片。箔式應變片的基本結(jié)構(gòu)

3.金屬箔式應變片3.金屬箔式應變片10因為這種應變片中的電阻材料被制成了箔，所以它與被粘貼的零件表面的接觸面積比絲式應變片大得多，這樣的應變片就能更好地“跟隨”應變零件的變化。由于接觸面積大，它的散熱條件比絲式應變片好得多。目前采用這種元件制成的傳感器比較多。為適應不同形狀的應變，敏感柵需與應力分布相適應，應變片常呈不同形狀，俗稱應變花。優(yōu)點：（1）尺寸準確，線條均勻，適應不同的測量要求，

（2）可制成多種復雜形狀尺寸準確的敏感柵（3）與被測試件接觸面積大，粘結(jié)性能好。散熱條件好，允許電流大，靈敏度提高。（4）橫向效應可以忽略。（5）蠕變、機械滯后小，疲勞壽命長。缺點：電阻值的分散性大。3.金屬箔式應變片4.薄膜應變片采用真空蒸發(fā)或真空沉積的方法，將金屬敏感材料直接鍍制于彈性基片上。相對于金屬粘貼式應變片而言，薄膜應變片的應變傳遞性能得到了極大的改善，幾乎無蠕變，并且具有應變靈敏系數(shù)高，穩(wěn)定性好、可靠性高、工作溫度范圍寬(-100℃～180℃)、使用壽命長、成本低等優(yōu)點，是一種很有發(fā)展前途的新型應變片。優(yōu)點：應變靈敏系數(shù)大，允許電流密度大，工作范圍廣，易實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。問題：難控制電阻與溫度和時間的變化關(guān)系。金屬電阻應變片常用的敏感柵材料有康銅、鎳鉻合金、鎳鉻鋁合金、鐵鉻鋁合金、鉑、鉑鎢合金等。

對金屬電阻應變片敏感柵材料的基本要求是：①靈敏系數(shù)大，并且在較大應變范圍內(nèi)保持常數(shù)。②電阻率大。③電阻溫度