《傳感器與檢測技術》項目二能屈能伸——力的測量2.1電阻傳感器Co

ntents目錄

01工作原理02分類及結構03測量電路01SENSORSANDAUTOMATICDETECTIONTECHNOLOGY工作原理一、應變效應原理

電阻應變片的工作原理，基于“應變效應”，即導體或半導體材料在外界力的作用下產(chǎn)生機械變形時，其電阻值相應發(fā)生變化。圖2.1.1應變效應原理圖一、應變效應原理

當電阻絲受到軸向拉力F作用時，將伸長l，橫截面積相應減小A，電阻率因材料晶格發(fā)生變形等因素影響而改變了d，從而引起電阻值相對變化量為二、靈敏系數(shù)

通常，把單位力能引起的電阻值變化稱為電阻絲的靈敏系數(shù)。其表達式為

靈敏系數(shù)K受兩個因素影響：

應變片受力后材料幾何尺寸的變化；

應變片受力后材料的電阻率發(fā)生的變化。二、靈敏系數(shù)

通常，把單位力能引起的電阻值變化稱為電阻絲的靈敏系數(shù)。其表達式為

對金屬材料來說，電阻絲靈敏度系數(shù)表達式中幾何尺寸的值要比材料的電阻率大得多，而半導體材料的電阻率的值比幾何尺寸大得多。02SENSORSANDAUTOMATICDETECTIONTECHNOLOGY分類及結構一、電阻應變式傳感器的結構與應用場合a.箔式壓力b.柱式c.懸臂梁式圖2.1.2各種應變式電阻傳感器一、電阻應變式傳感器的結構與應用場合1.金屬箔式壓力傳感器

采用了箔式應變片貼在合金鋼做的彈性體上，具有精度高、溫度特性好等特點，適用于子皮帶秤、配料秤等場所。2.柱式傳感器

柱式傳感器結構簡單，加工容易，可拉、可壓或拉壓兩用，可承受很大的負載，具有長期穩(wěn)定性好、密封性好、靈敏度和精度較低等特點，適用于地中衡、料斗秤、汽車衡、軌道衡等場所。3.懸臂梁式傳感器

懸臂梁式傳感器具有精度高、密封性好、易安裝等特點，適用于電子秤、料斗秤等小量程的稱重場合。一、電阻應變式傳感器的結構與應用場合d.橋式e.輪輻式f.Ｓ形拉壓式圖2.1.3各種應變式電阻傳感器一、電阻應變式傳感器的結構與應用場合4.橋式傳感器

采用箔式應變片貼在合金鋼彈性體上，具有精度高、長期穩(wěn)定性好、密封性能好、抗側向力和抗偏載能力強等特點，適用于各種汽車衡、軌道衡、料斗秤等場所。5.輪輻式傳感器

輪輻式稱重傳感器有較好的自動復位能力，有良好的抗側抗偏載能力；高精度、高靈敏，適用于汽車秤、平臺秤、料斗秤、軌道衡等電子衡器。6.S形拉壓式傳感器

S形拉壓式傳感器受力穩(wěn)定，稱重時，利用其彎曲變形產(chǎn)生信號。拉壓均可使用，適用于配料秤、料斗秤、機電結合秤、吊鉤秤等場所。二、金屬電阻應變片的種類

電阻應變片由敏感柵（金屬電阻應變絲）、基體、覆蓋層（保護層）和引出線四部分組成。a.金屬絲式b.金屬箔式c.半導體式1.電阻絲；2.金屬箔；3.半導體；4.基片圖2.1.4電阻應變片的組成二、金屬電阻應變片的種類

1.敏感柵是轉換元件，由金屬絲、金屬箔制成，它被粘貼在基體上，通過基體把應變傳遞給它。2.基體起絕緣作用。3.覆蓋層（保護層）起絕緣保護作用。4.引出線焊接于敏感柵兩端，作連接測量導線之用。a.金屬絲式b.金屬箔式c.半導體式1.電阻絲；2.1.4電阻應變片的組成03SENSORSANDAUTOMATICDETECTIONTECHNOLOGY測量電路一、直流電橋平衡條件

圖中E為電源電壓，R1、R2、R3及R4為橋臂電阻，RL為負載電阻。當時，電橋輸出電壓為

當電橋平衡時，，則即

圖2.1.5直流電橋二、電壓靈敏度電橋電壓靈敏度定義為（1）電橋電壓靈敏度正比于電橋供電電壓，供電電壓越高，電壓靈敏度越高。（2）電橋電壓靈敏度是橋臂電阻比值的函數(shù)，恰當?shù)剡x擇橋臂比的值，保證電橋具有較高的電壓靈敏度。當時，為最大值。，電橋電壓靈敏度最高。三、非線性誤差及其補償方法為了減小和克服非線性誤差，常采用差動電橋，在試件上安裝兩個工作應變片，一個受拉應變，一個受壓應變，構