電阻式傳感器

電阻式傳感器第1頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)應變式傳感器的結構和工作原理

第二節(jié)應變式傳感器的測量電路

第三節(jié)應變式傳感器的應用

第2頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一第一節(jié)應變式傳感器目前自動測力或稱重中應用最普遍的是應變式傳感器，應變式傳感器有下列優(yōu)點：

1.精確度，線性度好，靈敏度高

2.滯后和蠕變都較小，壽命高

3.容易與二次儀表相匹配實現(xiàn)自動檢測

4.結構較簡單，體積較小應用靈活

5.工作穩(wěn)定和保養(yǎng)方便應變式傳感器除可用于測量力參數(shù)外，還可用于測量加速度，振幅等其他物理量。第3頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一應變式傳感器是利用金屬的電阻應變效應，將被測量轉換為電量輸出的一種傳感器。一、工作原理（一）金屬的電阻應變效應當金屬絲在外力作用下發(fā)生機械變形時，其電阻值發(fā)生變化。取一根長度為L，截面積為S，電阻率為的金屬絲，未受力時其電阻R為（2-1）第4頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一當電阻絲受到拉力F作用時,將伸長ΔL,橫截面積相應減小ΔS,電阻率將因晶格發(fā)生變形等因素而改變Δρ,故引起電阻值相對變化量為式中ΔL/L是長度相對變化量,用應變ε表示ΔS/S為圓形電阻絲的截面積相對變化量,即（2-2）（2-3）（2-5）第5頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一由材料力學可知,在彈性范圍內,金屬絲受拉力時,沿軸向伸長,沿徑向縮短,那么軸向應變和徑向應變的關系可表示為式中:μ——電阻絲材料的泊松比,負號表示應變方向相反。（2-5）將式（2-3）,式（2-5）代入式（2-2）,可得或（2-6）（2-7）第6頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一

通常把單位應變能引起的電阻值變化稱為金屬電阻絲的靈敏度系數(shù)。其物理意義是單位應變所引起的電阻相對變化量,其表達式為（2-8）（2-9）因此第7頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一靈敏度系數(shù)K受兩個因素影響一是應變片受力后材料幾何尺寸的變化，即1+2μ二是應變片受力后材料的電阻率發(fā)生的變化，即（?ρ/ρ）/ε。對金屬材料：1+2μ＞＞(?

ρ/ρ)/ε對半導體材料：(?

ρ/ρ)/ε＞＞1+2μ大量實驗證明，在電阻絲拉伸極限內，電阻的相對變化與應變成正比，即K為常數(shù)。第8頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一用應變片測量時，將其貼在被測對象表面上。當被測對象受力變形時，應變片的敏感柵也隨同變形，其電阻值發(fā)生相應變化，通過轉換電路轉換為電壓或電流的變化，這是用來直接測量應變。通過彈性敏感元件將位移、力、力矩、加速度、壓力等物理量轉換為應變，則可用應變片測量上述各量，而做成各種應變式傳感器。(二)應變片的基本結構及測量原理

第9頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一（1）敏感柵感受應變，并將應變轉換為電阻的變化。敏感柵有絲式、箔式和薄膜式三種。（2）基底絕緣及傳遞應變。測量是應變片的基底提高粘結劑粘在試件上，要求基底準確地把試件應變傳遞給敏感柵。同時基片絕緣性能要好，否則應變片微小電信號就要漏掉。由紙薄、膠質膜等制成。（3）粘結劑敏感柵與基底、基底與試件、基底與覆蓋層之間的粘結。第10頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一（4）覆蓋層保護作用。防濕、蝕、塵。（5）引線連接電阻絲與測量電路，輸出電參量。第11頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一二、應變片的類型和材料（一）應變片的類型和材料1.金屬絲式應變片回線式：橫向效應較大短接式：克服橫向效應金屬絲式應變片材料要求第12頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一2.金屬箔式應變片箔式應變片是在絕緣基底上，將厚度為0.003～0.01mm電阻箔材，利用照相制版或光刻技術，制成各種需要的形狀。優(yōu)點：①可制成多種復雜形狀尺寸準確的敏感柵；②與被測件粘結面積大；②散熱條件好，允許電流大，提高了輸出靈敏度；④橫向效應??；⑥蠕變和機械滯后小，壽命長。缺點：電阻值的分散性大第13頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一3.金屬薄膜應變片

采用真空蒸發(fā)或真空沉積等方法在薄的絕緣基片上形成厚度在0.1微米以下的金屬電阻材料薄膜的敏感柵，最后再加上保護層。優(yōu)點：應變靈敏系數(shù)大，允許電流密度大。存在問題：溫度穩(wěn)定性差第14頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一圖3-3常用應變片的形式第15頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一

(二)應變片的粘貼

應變片是用粘合劑粘貼到被測件上的。粘合劑形成的膠層必須準確迅速地將披測件應變傳進到敏感柵上。粘合劑的性能及粘貼工藝的質量直接影響著應變片的工作特性，如零漂、蠕變、滯后、靈敏系數(shù)，線性以及它們受溫度變化影響的程度。對粘合劑和粘貼工藝有嚴格要求第16頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一應變片的粘貼1.去污：采用手持砂輪工具除去構件表面的油污、漆、銹斑等，并用細紗布交叉打磨出細紋以增加粘貼力，用浸有酒精或丙酮的紗布片或脫脂棉球擦洗。第17頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一應變片的粘貼

2.貼片：在應變片的表面和處理過的粘貼表面上，各涂一層均勻的粘貼膠，用鑷子將應變片放上去，并調好位置，然后蓋上塑料薄膜，用手指揉和滾壓，排出下面的氣泡。第18頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一應變片的粘貼

3.測量：從分開的端子處，預先用萬用表測量應變片的電阻，發(fā)現(xiàn)端子折斷和壞的應變片。第19頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一應變片的粘貼4.焊接：將引線和端子用烙鐵焊接起來，注意不要把端子扯斷。第20頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一應變片的粘貼5.固定：焊接后用膠布將引線和被測對象固定在一起，防止損壞引線和應變片。第21頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一三、金屬應變片的主要特性(一)靈敏系數(shù)靈敏系數(shù)由實驗確定。實驗發(fā)現(xiàn)，實際應變片的K值比單絲的K值要小，造成此現(xiàn)象原因是橫向效應。還有粘結層傳遞變形失真。第22頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一(二)橫向效應金屬應變片由于敏感柵的兩端為半圓弧形的橫柵，測量應變時，構件的軸向應變ε使敏感柵電阻發(fā)生變化，其橫向應變εr也將使敏感柵半圓弧部分的電阻發(fā)生變化(除了ε起作用外)，應變片的這種既受軸向應變影響，又受橫向應變影響而引起電阻變化的現(xiàn)象稱為橫向效應。第23頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一絲繞式應變片敏感柵半圓弧形部分bOlεrrdldθθε0ε圖為應變片敏感柵半圓弧部分的形狀。沿軸向應變?yōu)棣?，沿橫向應變?yōu)棣舝

。當將應變片粘貼在被測試件上時,由于其敏感柵是由n條長度為l1的直線段和（n-1）個半徑為r的半圓組成,若該應變片承受軸向應力而產生縱向拉應變εx時,則各直線段的電阻將增加,但在半圓弧段則受到從+εx到-μεx之間變化的應變。第24頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一若敏感柵有n根縱柵，每根長為l，半徑為r，在軸向應變ε作用下，全部縱柵的變形視為ΔL1半圓弧橫柵同時受到ε和εr的作用，在任一微小段長度dl=rdθ上的應變εθ可由材料力學公式求得

每個圓弧形橫柵的變形量Δl為縱柵為n根的應變片共有n-1個半圓弧橫柵，全部橫柵的變形量為ΔL1=nlε第25頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一應變片敏感柵的總變形為敏感柵柵絲的總長為L，敏感柵的靈敏系數(shù)為KS，則電阻相對變化為令

則

可見，敏感柵電阻的相對變化分別是ε和εr作用的結果。第26頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一當εr=0時，可得軸向靈敏度系數(shù)同樣，當ε=0時，可得橫向靈敏度系數(shù)橫向靈敏系數(shù)與軸向靈敏系數(shù)之比值，稱為橫向效應系數(shù)H。即

由上式可見，r愈小，l愈大，則H愈小。即敏感柵越窄、基長越長的應變片，其橫向效應引起的誤差越小。第27頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一橫向效應在圓弧段產生，消除圓弧段即可消除橫向效應。為了減小橫向效應產生的測量誤差，現(xiàn)在一般多采用箔式應變片，其圓弧部分尺寸較柵絲尺寸大得多，電阻值較小，因而電阻變化量也就小得多。第28頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一(三)機械滯后、零漂和蠕變加載和卸裁特性曲線之間的最大差值稱為應變片的滯后值。粘貼在試件上的應變片，在溫度保持恒定沒有機械應變的情況下，電阻值隨時問變化的特性稱為應變片的零漂。粘貼在試件上的應變片，溫度保持恒定，在承受某一恒定的機械應變，其電電阻值隨時間變化而變化的特性稱為應變片的蠕變。一般來說，蠕變的方向與原應變量變化的方向相反。第29頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一(四)應變極限和疲勞壽命應選用抗剪強度較高的粘結劑和基底材料，基底和粘結劑的厚度不宜太大，并經適當?shù)墓袒幚?。對于已安裝的應變片，在恒定幅值的交變力作用下，可以連續(xù)工作而不產生疲勞損壞的循環(huán)次數(shù)稱為應變片的疲勞壽命。第30頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一（五）最大工作電流和絕緣電阻絕緣電阻是指應變片的引線與被測件之間的電阻值。最大工作電流是指允許通過應變片而不影響其工作特性的最大電流。工作電流大，應變片輸出信號大，靈敏度高，但過大的電流會把應變片燒毀。（六）應變片的電阻值電阻值大可加大應變片承受電壓，因此輸出信號大，但敏感柵尺寸也增大。第31頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一（4）

零點漂移和蠕變

對于粘貼好的應變片，當溫度恒定時，不承受應變時，其電阻值隨時間增加而變化的特性，稱為應變片的零點漂移。產生原因：敏感柵通電后的溫度效應；應變片的內應力逐漸變化；粘結劑固化不充分等。

如果在一定溫度下，使應變片承受恒定的機械應變，其電阻值隨時間增加而變化的特性稱為蠕變。一般蠕變的方向與原應變量的方向相反。產生原因：由于膠層之間發(fā)生“滑動”，使力傳到敏感柵的應變量逐漸減少。這是兩項衡量應變片特性對時間穩(wěn)定性的指標，在長時間測量中其意義更為突出。實際上，蠕變中包含零漂，它是一個特例。第32頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一（5）應變極限在一定溫度下，應變片的指示應變對測試值的真實應變的相對誤差不超過規(guī)定范圍（一般為10%）時的最大真實應變值。在圖中，真實應變是由于工作溫度變化或承受機械載荷，在被測試件內產生應力(包括機械應力和熱應力)時所引起的表面應變。εlim真實應變εz指示應變εi應變片的應變極限±10%1主要因素：粘結劑和基底材料傳遞變形的性能及應變片的安裝質量。制造與安裝應變片時，應選用抗剪強度較高的粘結劑和基底材料?；缀驼辰Y劑的厚度不宜過大，并應經過適當?shù)墓袒幚?，才能獲得較高的應變極限。第33頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一(六)動態(tài)響應特性電阻應交片在測量頻率較高的動態(tài)應變時，應考慮其動態(tài)特性。動態(tài)應變是以應變波的形式在試件中傳播的，它的傳播速度與聲波相同。第34頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一

電路的作用：將電阻的變化量轉換為電壓輸出。通常采用直流電橋和交流電橋。

一、直流電橋

1.直流電橋工作原理

四、轉換電路第35頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一直流電橋電路如圖所示，它的四個橋臂由電阻組成AC端接直流電壓UBD端輸出電壓一般情況橋路應接成等臂電橋,輸出為零。這樣無論哪個橋臂上受到外來信號作用后，橋路都將失去平衡，就會有信號輸出。第36頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一電橋輸出端接入輸入阻抗很高的指示儀表或放大器時，可認為電橋負載為無窮大，電橋輸出端相當于開路，只能輸出電壓信號，稱為電壓輸出。此時，橋路的電流為：AB之間和CD之間的電位差分別為：第37頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一空載輸出當電橋平衡時,Uo=0,則有R1R4=R2R3或電橋平衡條件：相鄰兩臂電阻的比值應相等,或相對兩臂電阻的乘積相等。第38頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一電橋接入的是電阻應變片時，即為應變橋。當一個橋臂、兩個橋臂乃至四個橋臂接入應變片時，相應的電橋為單臂橋、半橋和全臂橋。第39頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一單臂電橋第40頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一雙臂電橋第41頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一四臂全橋

第42頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一2．不平衡直流電橋的工作原理及電壓靈敏度

當電橋后面接放大器時，放大器的輸入阻抗很高，比電橋輸出電阻大很多，可把電橋輸出端看成開路。單臂電橋R1為電阻應變片，RL→

∞。第43頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一

設橋臂比n=R2/R1,分母中ΔR1/R1可忽略。由電橋平衡條件R2/R1=R4/R3。

電橋電壓靈敏度定義為？當U值確定后，n取何值時才能使KU最高？第44頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一

提高靈敏度的措施①提高供電電源的電壓U（在功耗允許的范圍內）②n=1R1=R2=R3=R4由dKU/dn=0求KU的最大值,得

n=1時,KU為最大值。當R1=R2=R3=R4時,電橋電壓靈敏度最高,此時有第45頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一得出單臂電橋電橋輸出為直流電橋的優(yōu)點：高穩(wěn)定度直流電源易于獲得，電橋調節(jié)平衡電路簡單，傳感器及測量電路分布參數(shù)影響小等。第46頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一

（二）電橋的非線性誤差單臂橋實際輸出為：非線性誤差為對于對稱電橋，n=1第47頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一（1）采用差動雙臂電橋電橋減小非線性誤差試件上安裝兩個應變片，R1

受拉，R2受壓。接入電橋相鄰橋臂,則電橋輸出電壓為對于一般應變片來說,所受應變ε通常在5×10-3以下,若取KU=2,則ΔR1/R1=KUε=0.01,代入式（3-38）計算得非線性誤差為0.5%;若KU=130,ε=1×１0-3時,ΔR1/R1=0.130,則得到非線性誤差為6%,故當非線性誤差不能滿足測量要求時,必須予以消除。第48頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一雙臂電橋

R1、R2為應變片，R3、R4為固定電阻。應變片R1、R2感受到的應變1~2以及產生的電阻增量正負號相間，可以使輸出電壓Uo成倍地增大。第49頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一如果ΔR1=ΔR2,R1=R2,R3=R4,則得結論：差動電橋消除了非線性誤差，靈敏度比單臂電橋提高了一倍。且具有溫度補償作用。第50頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一四臂全橋

全橋的四個橋臂都為應變片，如果設法使試件受力后，應變片R1~R4產生的電阻增量（或感受到的應變1~4）正負號相間，就可以使輸出電壓Uo成倍地增大。第51頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一

結論：全橋電路電壓靈敏度為單臂橋的4倍，消除了非線性誤差，且具有溫度補償作用。若ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4,且R1=R2=R3=R4,則(2)采用恒流源電橋減小非線性誤差第52頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一

結論：上述三種工作方式中，全橋四臂工作方式的靈敏度最高，雙臂半橋次之，單臂半橋靈敏度最低。采用全橋（或雙臂半橋）還能實現(xiàn)溫度自補償。第53頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一(二)交流電橋當被測量為動態(tài)量時，應變電橋采用交流電橋。由于供橋電源為交流電源,引線分布電容使得二橋臂應變片呈現(xiàn)復阻抗特性,相當于二只應變片各并聯(lián)了一個電容,則每一橋臂上復阻抗分別為第54頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一(二)交流電橋第55頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一

要滿足電橋平衡條件,即U0=0,則有Z1Z4=Z2Z3

將Z1

、Z4

、Z2、

Z3值代入得整理上式得第56頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一交流電橋的平衡條件為結論：交流電橋除了要滿足電阻平衡條件外,還必須滿足電容平衡條件。為此在橋路上除設有電阻平衡調節(jié)外還設有電容平衡調節(jié)。第57頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一當被測應力變化引起Z1=Z0+ΔZ,Z2=Z0ΔZ變化時,則電橋輸出為：第58頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一交流電橋平衡條件：第59頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一五、溫度誤差及其補償(一)溫度誤差：由于測量現(xiàn)場環(huán)境溫度的改變而給測量帶來的附加誤差,稱為應變片的溫度誤差。①環(huán)境溫度變化時，敏感柵電阻隨溫度的變化引起的誤差。敏感柵的電阻絲阻值隨溫度變化的關系可用下式表示式中:αt——金屬絲的電阻溫度系數(shù);Δt—溫度變化值,Δt＝t－t0。當溫度變化Δt時第60頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一②環(huán)境溫度變化時，試件材料的線膨脹引起的誤差——應變片靈敏系數(shù)——試件膨脹系數(shù)——應變片敏感柵材料的膨脹系數(shù)因此，由于溫度變化形成總的電阻相對變化為第61頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一(二)溫度補償通常補償溫度誤差的方法有的自償法和線路補償法1．自補償法(1)單絲自補償法：用熱處理的方法調整柵絲的溫度系數(shù)要實現(xiàn)溫度自補償,必須有電阻絲材料與被測材料配合恰當，基本滿足上式。第62頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一(2)組合式補償償法應變片敏感柵絲由兩種不同溫度系數(shù)的金屬絲串接組成。第63頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一2.線路補償法①常用的最好的補償方法是電橋補償法。補償原理：橋路相臨兩臂增加相同電阻，對電橋輸出無影響。電橋輸出電壓Uo與橋臂參數(shù)的關系為第64頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一電橋輸出電壓Uo與橋臂參數(shù)的關系為Uo=A（R1R4－RBR3)

式中:A——由橋臂電阻和電源電壓決定的常數(shù)。R1—工作應變片；RB—補償應變片

第65頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一

溫度補償條件：①R3=R4。

②R1與RB為特性一致的應變片。R1為工作應變片，RB為補償應變片它們處于同一溫度場，且僅工作應變片R1承受應變。補償過程：當溫度升高或降低Δt=t－t0時,工作應變片由R1變?yōu)镽1+ΔR1t，補償應變片由RB變?yōu)镽B+ΔRBt。且ΔR1t=ΔRBt。第66頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一此時電橋輸出為Uo=A［（R1+ΔR1t）R4－

(RB+ΔRBt)R3］=0若此時被測試件有應變ε的作用,則工作應變片電阻R1又有新的增量ΔR1=R1Kε,而補償片因不承受應變,故不產生新的增量,此時電橋輸出電壓為Uo=AR1R4KεUo與ε成單值函數(shù)關系。第67頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一2熱敏電阻補償法熱敏電阻Rt與應交片處在相同的溫度下，當應變片的靈敏度隨溫度升高而下降時，熱敏電阻的阻值下降，使電橋的輸入電壓隨溫度升高而增加，從而提高電橋的輸出電壓。選則分流電阻的值可以使應變片靈敏度下降對電橋輸出的影響得到很好的補償。第68頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一被測物理量：荷重或力。主要用途：作為各種電子稱與材料試驗機的測力元件、發(fā)動機的推力測試、水壩壩體承載狀況監(jiān)測等。力傳感器的彈性元件：柱式、筒式、環(huán)式、懸臂式等。六、應變式傳感器舉例第69頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一圖4.9圓柱（筒）式力傳感器（a）柱式；（b）筒式；（c）圓柱面展開圖；（d）橋路連線圖

1.柱（筒）式力傳感器第70頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一

1.柱（筒）式力傳感器圖所示為柱式、筒式力傳感器,貼片在圓柱面上的位置及在橋路中的連接如圖（c）、（d）所示?？v向和橫向各貼四片應變片，縱向對稱的R1和R3串接,R2和R4串接,橫向的R5和R7串接,R6和R8串接,并置于橋路對臂上以減小偏心載荷及彎矩的影響,橫向貼片作溫度補償用。橋路輸出電壓第71頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一第72頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一

2.環(huán)式力傳感器第73頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一對R/h>5的小曲率圓環(huán)：A、B兩點的應變。

這樣，測出A、B處的應變，即可得到載荷F。

內貼取“一”

內貼取“＋”

式中：

h——圓環(huán)厚度；b——圓環(huán)寬度；E——材料彈性模量。第74頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一（3）懸臂梁式力傳感器第75頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一3．梁式力傳感器第76頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一應變式力傳感器

應變式力傳感器

FFFF第77頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一各種懸臂梁

第78頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一各種懸臂梁

FF固定點固定點電纜第79頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一4．輪輻式力傳感器第80頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一（二）應變式壓力傳感器

1.膜片式壓力傳感器,應變片貼在膜片內壁,在壓力p作用下,距離圓心x處膜片產生徑向應變εr和切向應變εt,

表達式分別為:

p——膜片上均勻分布的壓力;R,h——膜片的半徑和厚度;x——離圓心的徑向距離。第81頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一第82頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一

膜片彈性元件承受壓力p時,其應變變化曲線的特點為:在平膜片圓心處切向粘貼R1、R4兩個應變片,在邊緣處沿徑向粘貼R2、R3兩個應變片,然后接成全橋測量電路。輸出電壓為：第83頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一2．筒式壓力傳感器第84頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一3．組合式壓力傳感器第85頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一圖4.13應變片液體重量傳感器

4.4.3應變式容器內液體重量傳感器第86頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一

感壓膜感受上面液體的壓力。當容器中溶液增多時，感壓膜感受的壓力就增大。將其上兩個傳感器Rt的電橋接成正向串接的雙電橋電路，此時輸出電壓為：式中,K1，K2為傳感器傳輸系數(shù)。

結論：電橋輸出電壓與柱式容器內感壓膜上面溶液的重量成線性關系，因此可以測量容器內儲存的溶液重量。

第87頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一4.4.4應變式加速度傳感器用于物體加速度的測量。依據(jù)：a=F/m。圖4.14電阻應變式加速度傳感器結構圖

第88頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一

測量原理：將傳感器殼體與被測對象剛性連接，當被測物體以加速度a

運動時，質量塊受到一個與加速度方向相反的慣性力作用，使懸臂梁變形，該變形被粘貼在懸臂梁上的應變片感受到并隨之產生應變，從而使應變片的電阻發(fā)生變化。電阻的變化引起應變片組成的橋路出現(xiàn)不平衡，從而輸出電壓，即可得出加速度a值的大小。適用范圍：不適用于頻率較高的振動和沖擊場合，一般適用頻率為10~60Hz范圍。第89頁，共98頁，2023年，2月20日，星期一第二節(jié)壓阻式傳感器壓阻效應：固體受到作用力后，電阻率就要發(fā)生變化，這種現(xiàn)象叫壓阻效應。半導體材料的壓阻效應特別強。半導體壓阻式傳感器的分類：①粘貼式應變片②擴散硅型壓阻傳感器特點：靈敏系