電阻式傳感器應(yīng)用與發(fā)展

1、n傳感器是指那些對被測對象的某一確定的信息具傳感器是指那些對被測對象的某一確定的信息具有感受有感受( 或響應(yīng)或響應(yīng)) 與檢出功能與檢出功能, 并使之按照一定規(guī)并使之按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換與之對應(yīng)有用輸出信號的元器件或裝置律轉(zhuǎn)換與之對應(yīng)有用輸出信號的元器件或裝置.電電阻式傳感器的基本原理是將被測量的變化轉(zhuǎn)換成阻式傳感器的基本原理是將被測量的變化轉(zhuǎn)換成傳感元件電阻值的變化，在經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路變成電傳感元件電阻值的變化，在經(jīng)過轉(zhuǎn)換電路變成電信號輸出，從而可以測量力、壓力、扭矩、位移、信號輸出，從而可以測量力、壓力、扭矩、位移、加速度和溫度等多種物理量。加速度和溫度等多種物理量。n 電阻式傳感器主要分為三類即：

2、電阻應(yīng)變式、電阻式傳感器主要分為三類即：電阻應(yīng)變式、固態(tài)壓阻式、熱電阻式。固態(tài)壓阻式、熱電阻式。 電阻應(yīng)變式傳感器是利用電阻應(yīng)變式傳感器是利用電阻應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻變化的傳感器電阻變化的傳感器, 傳感傳感器由在彈性元件上粘貼電器由在彈性元件上粘貼電阻應(yīng)變敏感元件構(gòu)成。阻應(yīng)變敏感元件構(gòu)成。 當(dāng)當(dāng)被測物理量作用在彈性元被測物理量作用在彈性元件上時件上時, 彈性元件的變形彈性元件的變形引起應(yīng)變敏感元件的阻值引起應(yīng)變敏感元件的阻值變化變化, 通過轉(zhuǎn)換電路將其通過轉(zhuǎn)換電路將其轉(zhuǎn)變成電量輸出轉(zhuǎn)變成電量輸出, 電量變電量變化的大小反映了被測物理化的大小反映了被測物理量的大小。量的大

3、小。彈性元件是應(yīng)變式傳感器的主要關(guān)鍵部件，它的結(jié)彈性元件是應(yīng)變式傳感器的主要關(guān)鍵部件，它的結(jié)構(gòu)形狀、材料、加工精度、熱處理工藝等關(guān)系到傳構(gòu)形狀、材料、加工精度、熱處理工藝等關(guān)系到傳感器的性能感器的性能在結(jié)構(gòu)方面，要求彈性元件只受到被測物理量的作在結(jié)構(gòu)方面，要求彈性元件只受到被測物理量的作用而減小其他物理量的影響。用而減小其他物理量的影響。1-1-敏感柵敏感柵 2-2-基底基底 3-3-引線引線 4-4-粘結(jié)劑粘結(jié)劑 5-5-表面覆蓋物表面覆蓋物 電阻電阻- -應(yīng)變特性應(yīng)變特性 設(shè)有一根長度為l、截面積為S、電阻率為的金屬絲，其電阻R為 兩邊取對數(shù)，得等式兩邊取微分，得 電阻的相對變化； 電阻率

4、的相對變化； 金屬絲長度相對變化，用表示，= 稱為金屬絲長度方向上的應(yīng)變或軸向應(yīng)變； 截面積的相對變化。SlRSlRlnlnlnlnSdSldldRdRRdRdldlldlSdSdr/r為金屬絲半徑的相對變化，即徑向應(yīng)變?yōu)閞。S= r 2dS /S=2dr/rr= 由材料力學(xué)知將微分dR、d改寫成增量R、，則)21 ()21 (dldldRdRSKllllRR)/21 (金屬絲電阻的相對變化與金屬絲的伸長或縮短之間存在比例關(guān)系。比例系數(shù)比例系數(shù)KS稱為金屬絲的應(yīng)變靈敏系數(shù)稱為金屬絲的應(yīng)變靈敏系數(shù)。物理意義：單位應(yīng)變引起的電阻相對變化。KS由兩部分組成：前一部分是（1+2），由材料的幾何尺寸變化

5、引起，一般金屬0.3，因此（1+2）1.6；后一部分為 ，電阻率隨應(yīng)變而引起的（稱“壓阻效應(yīng)”）。對金屬材料，以前者為主，則KS 1+2；對半導(dǎo)體， KS值主要由電阻率相對變化所決定。實驗表明，在金屬絲拉伸比例極限內(nèi)，電阻相對變化與軸向應(yīng)變成正比。通常KS在1.83.6范圍內(nèi)。ll /3.2 電阻式傳感器電阻式傳感器3) 3) 應(yīng)變片測量電路應(yīng)變片測量電路VER1R2R3R4ERRRRRRRRV)(324131423.2 電阻式傳感器電阻式傳感器ERRRRRRRRV)(32413142令：令：RR 1dRRR4RRR32ERRdRRRRRdRRRV)()(RdRE4)21(RdR金屬絲應(yīng)變片：

6、金屬絲應(yīng)變片：V V與應(yīng)變成線形關(guān)系，可以用電橋測量電壓測量應(yīng)變與應(yīng)變成線形關(guān)系，可以用電橋測量電壓測量應(yīng)變n應(yīng)用范圍；應(yīng)變力、壓力、轉(zhuǎn)矩、位移、應(yīng)用范圍；應(yīng)變力、壓力、轉(zhuǎn)矩、位移、加速度；加速度；n主要優(yōu)點；使用簡單、精度高、范圍大、主要優(yōu)點；使用簡單、精度高、范圍大、體積小體積小各種電子秤各種電子秤廣泛應(yīng)用于廣泛應(yīng)用于高高精精度度電電子子汽汽車車衡衡 動態(tài)電子秤動態(tài)電子秤電子天平電子天平傳感器在高速公路管理系統(tǒng)中的應(yīng)用傳感器在高速公路管理系統(tǒng)中的應(yīng)用 高速車輛動態(tài)稱重（高速車輛動態(tài)稱重（WIMWIM）超重預(yù)檢系統(tǒng)可將）超重預(yù)檢系統(tǒng)可將執(zhí)法工作集中于運輸者，允許正常載重的車輛避執(zhí)法工作集中于

7、運輸者，允許正常載重的車輛避駛?cè)敕Q重站進(jìn)行強(qiáng)制車輛稱重，只讓少量預(yù)檢為駛?cè)敕Q重站進(jìn)行強(qiáng)制車輛稱重，只讓少量預(yù)檢為超重的貨車進(jìn)入車輛稱重區(qū)；在執(zhí)法的同時既提超重的貨車進(jìn)入車輛稱重區(qū)；在執(zhí)法的同時既提高了稱重站的工作能力及稱重精度，又避免了對高了稱重站的工作能力及稱重精度，又避免了對交通造成的不暢。通過減少超載車輛改善道路安交通造成的不暢。通過減少超載車輛改善道路安全，減少路面破壞。全，減少路面破壞。 在高速公路的入口處建造載重檢測支路，當(dāng)在高速公路的入口處建造載重檢測支路，當(dāng)載重卡車駛過動態(tài)稱重橋時，稱重傳感器和電子載重卡車駛過動態(tài)稱重橋時，稱重傳感器和電子稱即自行檢查判斷，同時給出信號控制交通信號稱即自行檢查判斷，同時給出信號控制交通信號燈，從而保證高速路的上的安全。數(shù)字式電子汽燈，從而保證高速路的上的安全。數(shù)字式電子汽車秤以其優(yōu)越的性能被廣泛的應(yīng)用的公路上車秤以其優(yōu)越的性能被廣泛的應(yīng)用的公路上雖說該秤有很多優(yōu)點但也有一些缺點：不能工作在濕度比較大的地方。由于它的面積比較大需要占據(jù)比較大的地方，對于高速公路來說會增加一些修建的成本。電阻應(yīng)變式傳感器的發(fā)展與改善電阻應(yīng)變式傳感器的發(fā)展與改善1 1、普通應(yīng)變片朝向高精度、使用方便快捷、普通應(yīng)變片朝向高精度、使用方便快捷省力方向發(fā)展。省力方向發(fā)展。 2 2、傳感