電阻應(yīng)變片的工作原理

1、.電阻應(yīng)變片的工作原理金屬電阻應(yīng)變片的工作原理是吸附在基體材料上應(yīng)變電阻隨機(jī)械形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn)象俗稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。金屬導(dǎo)體的電阻值可用下式表示 RL/S 式中金屬導(dǎo)體的電阻率·cm2/m S導(dǎo)體的截面積cm2 L導(dǎo)體的長(zhǎng)度m 我們以金屬絲應(yīng)變電阻為例當(dāng)金屬絲受外力作用時(shí)其長(zhǎng)度和截面積都會(huì)發(fā)生變化從上式中可很容易看出其電阻值即會(huì)發(fā)生改變假如金屬絲受外力作用而伸長(zhǎng)時(shí)其長(zhǎng)度增加而截面積減少電阻值便會(huì)增大。當(dāng)金屬絲受外力作用而壓縮時(shí)長(zhǎng)度減小而截面增加電阻值則會(huì)減小。只要測(cè)出加在電阻的變化通常是測(cè)量電阻兩端的電壓即可獲得應(yīng)變金屬絲的應(yīng)變情 2、陶瓷壓力傳感器原理及應(yīng)用 抗腐蝕的陶瓷壓力

2、傳感器沒有液體的傳遞壓力直接作用在陶瓷膜片的前表面使膜片產(chǎn)生微小的形變厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面連接成一個(gè)惠斯通電橋閉橋由于壓敏電阻的壓阻效應(yīng)使電橋產(chǎn)生一個(gè)與壓力成正比的高度線性、與激勵(lì)電壓也成正比的電壓信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)根據(jù)壓力量程的不同標(biāo)定為2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等可以和應(yīng)變式傳感器相兼容。通過激光標(biāo)定傳感器具有很高的溫度穩(wěn)定性和時(shí)間穩(wěn)定性傳感器自帶溫度補(bǔ)償070并可以和絕大多數(shù)介質(zhì)直接接觸。 陶瓷是一種公認(rèn)的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和振動(dòng)的材料。陶瓷的熱穩(wěn)定特性及它的厚膜電阻可以使它的工作溫度范圍高達(dá)-40135而且具有測(cè)量的高精度、高穩(wěn)定性。電氣絕緣程度 1、應(yīng)變

3、片壓力傳感器原理與應(yīng)用 力學(xué)傳感器的種類繁多如電阻應(yīng)變片壓力傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器等。但應(yīng)用最為廣泛的是壓阻式壓力傳感器它具有極低的價(jià)格和較高的精度以及較好的線性特性。下面我們主要介紹這類傳感器。 在了解壓阻式力傳感器時(shí)我們首先認(rèn)識(shí)一下電阻應(yīng)變片這種元件。電阻應(yīng)變片是一種將被測(cè)件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成為一種電信號(hào)的敏感器件。它是壓阻式應(yīng)變傳感器的主要組成部分之一。電阻應(yīng)變片應(yīng)用最多的是金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩種。金屬電阻應(yīng)變片又有絲狀應(yīng)變片和金屬箔狀應(yīng)變片兩種。通常是將應(yīng)變片通過特殊的粘和劑緊

4、密的粘合在產(chǎn)生力學(xué)應(yīng)變基體上當(dāng)基體受力發(fā)生應(yīng)力變化時(shí)電阻應(yīng)變片也一起產(chǎn)生形變使應(yīng)變片的阻值發(fā)生改變從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。這種應(yīng)變片在受力時(shí)產(chǎn)生的阻值變化通常較小一般這種應(yīng)變片都組成應(yīng)變電橋并通過后續(xù)的儀表放大器進(jìn)行放大再傳輸給處理電路通常是A/D轉(zhuǎn)換和CPU顯示或執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 金屬電阻應(yīng)變片的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 如圖1所示是電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)示意圖它由基體材料、金屬應(yīng)變絲或應(yīng)變箔、絕緣保護(hù)片和引出線等部分組成。根據(jù)不同的用途電阻應(yīng)變片的阻值可以由設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)但電阻的取值范圍應(yīng)注意阻值太小所需的驅(qū)動(dòng)電流太大同時(shí)應(yīng)變片的發(fā)熱致使本身的溫度過高不同的環(huán)境中使用使應(yīng)變片的阻值變化太大輸出零點(diǎn)漂移明顯調(diào)零電路

5、過于復(fù)雜。而電阻太大阻抗太高抗外界的電磁干擾能力較差。一般均為幾十歐至幾十千歐左右。 電阻應(yīng)變片力傳感器 力學(xué)傳感器是將各種力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的器件力學(xué)量可分為幾何學(xué)量、運(yùn)動(dòng)學(xué)量及力學(xué)量三部分其中幾何學(xué)量指的是位移、形變、尺寸等運(yùn)動(dòng)學(xué)量是指幾何學(xué)量的時(shí)間函數(shù)如速度、加速度等。力學(xué)量包括質(zhì)量、力、力矩、壓力、應(yīng)力等。根據(jù)被測(cè)力學(xué)的不同這里我們首先要介紹的是應(yīng)用最為廣泛的應(yīng)變式壓力傳感器在以后的網(wǎng)頁中我們將逐步介紹其它類型的力學(xué)傳感器。 力學(xué)傳感器的種類繁多如電阻應(yīng)變片壓力傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器等。

6、但應(yīng)用最為廣泛的是壓阻式壓力傳感器它具有極低的價(jià)格和較高的精度以及較好的線性特性。下面我們主要介紹這類傳感器。 在了解壓阻式力傳感器時(shí)我們首先認(rèn)識(shí)一下電阻應(yīng)變片這種元件。電阻應(yīng)變片是一種將被測(cè)件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成為一種電信號(hào)的敏感器件。它是壓阻式應(yīng)變傳感器的主要組成部分之一。電阻應(yīng)變片應(yīng)用最多的是金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩種。金屬電阻應(yīng)變片又有絲狀應(yīng)變片和金屬箔狀應(yīng)變片兩種。通常是將應(yīng)變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學(xué)應(yīng)變基體上當(dāng)基體受力發(fā)生應(yīng)力變化時(shí)電阻應(yīng)變片也一起產(chǎn)生形變使應(yīng)變片的阻值發(fā)生改變從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。這種應(yīng)變片在受力時(shí)產(chǎn)生的阻值變化通常較小一般這種應(yīng)變片都

7、組成應(yīng)變電橋并通過后續(xù)的儀表放大器進(jìn)行放大再傳輸給處理電路通常是A/D轉(zhuǎn)換和CPU顯示或執(zhí)行機(jī)構(gòu)。 金屬電阻應(yīng)變片的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 如圖1所示是電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)示意圖它由基體材料、金屬應(yīng)變絲或應(yīng)變箔、絕緣保護(hù)片和引出線等部分組成。根據(jù)不同的用途電阻應(yīng)變片的阻值可以由設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)但電阻的取值范圍應(yīng)注意阻值太小所需的驅(qū)動(dòng)電流太大同時(shí)應(yīng)變片的發(fā)熱致使本身的溫度過高不同的環(huán)境中使用使應(yīng)變片的阻值變化太大輸出零點(diǎn)漂移明顯調(diào)零電路過于復(fù)雜。而電阻太大阻抗太高抗外界的電磁干擾能力較差。 一般均為幾十歐至幾十千歐左右。 電阻應(yīng)變片的工作原理 金屬電阻應(yīng)變片的工作原理是吸附在基體材料上應(yīng)變電阻隨機(jī)械

8、形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn)象俗稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。金屬導(dǎo)體的電阻值可用下式表示 式中金屬導(dǎo)體的電阻率·cm2/m S導(dǎo)體的截面積cm2 L導(dǎo)體的長(zhǎng)度m 我們以金屬絲應(yīng)變電阻為例當(dāng)金屬絲受外力作用時(shí)其長(zhǎng)度和截面積都會(huì)發(fā)生變化從上式中可很容易看出其電阻值即會(huì)發(fā)生改變假如金屬絲受外力作用而伸長(zhǎng)時(shí)其長(zhǎng)度增加而截面積減少電阻值便會(huì)增大。當(dāng)金屬絲受外力作用而壓縮時(shí)長(zhǎng)度減小而截面增加電阻值則會(huì)減小。只要測(cè)出加在電阻的變化通常是測(cè)量電阻兩端的電壓即可獲得應(yīng)變金屬絲的應(yīng)變情況。 壓阻式傳感器 某些固體材料受到外力的作用后除了產(chǎn)生變形其電阻率也要發(fā)生變化這種由于應(yīng)力的作用而使材料電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為“壓阻

9、效應(yīng)”。利用壓阻效應(yīng)制成的傳感器稱為壓阻式傳感器。 壓阻式傳感器有兩重類型一種是利用半導(dǎo)體材料的體電阻做成粘貼式應(yīng)變片稱為半導(dǎo)體應(yīng)變片用此應(yīng)變片制成的傳感器稱為半導(dǎo)體應(yīng)變式傳感器另一種是在半導(dǎo)體材料的基片上用集成電路工藝制成的擴(kuò)散電阻以此擴(kuò)散電阻的傳感器稱為擴(kuò)散型壓阻傳感器。 半導(dǎo)體應(yīng)變式傳感器 半導(dǎo)體應(yīng)變式傳感器的結(jié)構(gòu)形式基本上與電阻應(yīng)變片傳感器相同也是由彈性敏感元件等三部分組成所不同的是應(yīng)變片的敏感柵是用半導(dǎo)體材料制成。圖1所示為半導(dǎo)體應(yīng)變片典型結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體敏感條1粘貼在由膠膜制成的基底2上并有引線5將其與聯(lián)接片4相接變于焊接外部引線3。 半導(dǎo)體應(yīng)變片與金屬應(yīng)變片相比最突出的優(yōu)點(diǎn)是它的體積

10、小而靈敏高。它的靈敏系數(shù)比后者要大幾十倍甚至上百倍輸出信號(hào)有時(shí)不必放大即可直接進(jìn)行測(cè)量記錄。此外半導(dǎo)體應(yīng)變片橫向效應(yīng)非常小蠕變和滯后也小頻率響應(yīng)范圍亦很寬從靜態(tài)應(yīng)變至高頻動(dòng)態(tài)應(yīng)變都能測(cè)量。由于半導(dǎo)體集成化制造工藝的發(fā)展用此技術(shù)與半導(dǎo)體應(yīng)變片相結(jié)合可以直接制成各種小型和超小型半導(dǎo)體應(yīng)變式傳感器使測(cè)量系統(tǒng)大為簡(jiǎn)化。 但是半導(dǎo)體應(yīng)變片也存在著很大的缺點(diǎn)它的電阻溫度系統(tǒng)要比金屬電阻變化大一個(gè)數(shù)量級(jí)靈敏系數(shù)隨溫度變化較大它的應(yīng)變電阻特性曲線性較大它的電阻值和靈敏系數(shù)分散性較大不利于選配組合電橋等等。 擴(kuò)散型壓阻式傳感器 擴(kuò)散型壓阻傳感器的基片是半導(dǎo)體單晶硅。單晶硅是各向異性材料取向不同時(shí)特性不一樣。因此必須根據(jù)傳感器受力變形情況來加工制作擴(kuò)散硅敏感電阻膜片。 利用半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)可設(shè)計(jì)成多種類型傳感器其中壓力傳感器和加速度傳感器為壓阻式傳感器的基本型式。 圖2為壓阻式壓力傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。 硅壓阻式壓力傳感器由外殼、硅膜片硅杯和引線等組成。硅膜片是核心部分其外形狀象杯故名硅