車(chē)輛傳感器基礎(chǔ)-電阻應(yīng)變式傳感器

01學(xué)習(xí)工作原理02認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)03掌握測(cè)量電路04分析應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)/LEARNINGGOALS一、電阻應(yīng)變式傳感器概述原理：導(dǎo)體或半導(dǎo)體在外界應(yīng)力作用下電阻值變化的效應(yīng)—應(yīng)變效應(yīng)可測(cè)力、壓力、位移、應(yīng)變、加速度等物理量力、壓力、位移彈性敏感元件電阻應(yīng)變片電橋電路RU一、電阻應(yīng)變式傳感器概述結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便特點(diǎn)易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、多點(diǎn)及遠(yuǎn)距離測(cè)量、遙測(cè)靈敏度高，測(cè)量速度快，適合靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測(cè)量可以測(cè)量各種物理量一、電阻應(yīng)變式傳感器概述一、電阻應(yīng)變式傳感器概述電子天平應(yīng)變片用于各種電子衡器二、電阻應(yīng)變式傳感器工作原理導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外界力的作用下，會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形，其電阻值也將隨著發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱(chēng)為應(yīng)變效應(yīng)。電阻應(yīng)變式傳感器主要由電阻應(yīng)變片及測(cè)量轉(zhuǎn)換電路等組成。二、電阻應(yīng)變式傳感器工作原理1電阻應(yīng)變片工作原理金屬絲受拉時(shí)，L變長(zhǎng)、r變小，導(dǎo)致R變大二、電阻應(yīng)變式傳感器工作原理

對(duì)于不同的金屬材料，K略微不同，一般為2左右。二、電阻應(yīng)變式傳感器工作原理

二、電阻應(yīng)變式傳感器工作原理2電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)及種類(lèi)（a）絲式（b）箔式（c）半導(dǎo)體1—敏感柵2—基底3—引線4—蓋層5—粘結(jié)劑6—電極典型應(yīng)變計(jì)的結(jié)構(gòu)及組成二、電阻應(yīng)變式傳感器工作原理金屬絲式應(yīng)變片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體應(yīng)變片外形二、電阻應(yīng)變式傳感器工作原理絲式箔式薄膜式半導(dǎo)體式應(yīng)變片種類(lèi)二、電阻應(yīng)變式傳感器工作原理絲式應(yīng)變片金屬電阻應(yīng)變片的典型結(jié)構(gòu)。將一根高電阻率金屬絲（φ0.025mm左右）繞成柵形，粘貼在絕緣的基片和覆蓋層之間并引出導(dǎo)線構(gòu)成。二、電阻應(yīng)變式傳感器工作原理箔式應(yīng)變片利用照相制版或光刻技術(shù)，將厚約為0.003～0.01mm的金屬箔片制成敏感柵。金屬箔的材料常用康銅和鎳鉻合金等。二、電阻應(yīng)變式傳感器工作原理薄膜應(yīng)變片采用真空沉積或高頻濺射等方法，在絕緣基片上形成厚度在0.1mm以下的金屬電阻材料薄膜的敏感柵——厚度大約為箔式應(yīng)變片的十分之一以下。該應(yīng)變片靈敏度高，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)，特別是它可以直接制作在彈性敏感元件上，形成測(cè)量元件或傳感器。目前使用中的主要問(wèn)題是尚難控制其電阻對(duì)溫度和時(shí)間的變化關(guān)系。缺點(diǎn)二、電阻應(yīng)變式傳感器工作原理半導(dǎo)體應(yīng)變片的特性電阻值和靈敏系數(shù)的溫度穩(wěn)定性差測(cè)量較大應(yīng)變時(shí)非線性嚴(yán)重優(yōu)點(diǎn)尺寸、橫向效應(yīng)及機(jī)械滯后都很小；靈敏系數(shù)大，因而輸出也大；可不需放大器連接，使得測(cè)量系統(tǒng)簡(jiǎn)化。4焊接板1膠膜襯底2P-Si3內(nèi)引線5外引線二、電阻應(yīng)變式傳感器工作原理3電阻應(yīng)變片的粘貼(1)去污采用手持砂輪工具除去構(gòu)件表面的油污、漆、銹斑等，并用細(xì)紗布交叉打磨出細(xì)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。二、電阻應(yīng)變式傳感器工作原理(2)貼片在應(yīng)變片的表面和處理過(guò)的粘貼表面上，各涂一層均勻的粘貼膠，用鑷子將應(yīng)變片放上去，并調(diào)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。二、電阻應(yīng)變式傳感器工作原理(3)測(cè)量從分開(kāi)的端子處，預(yù)先用萬(wàn)用表測(cè)量應(yīng)變片的電阻，發(fā)現(xiàn)端子折斷和壞的應(yīng)變片。二、電阻應(yīng)變式傳感器工作原理(4)焊接將引線和端子用烙鐵焊接起來(lái)，注意不要把端子扯斷。二、電阻應(yīng)變式傳感器工作原理(5)固定焊接后用膠布將引線和被測(cè)對(duì)象固定在一起，防止損壞引線和應(yīng)變片。二、電阻應(yīng)變式傳感器工作原理4測(cè)量轉(zhuǎn)換電路電阻應(yīng)變片的電阻變化值很微弱，用萬(wàn)用表無(wú)法測(cè)量，為了便于顯示和控制需將變化的阻值轉(zhuǎn)換成電信號(hào)輸出，所以通常采用電橋作為測(cè)量電路。橋式測(cè)量電路

平衡條件：二、電阻應(yīng)變式傳感器工作原理單臂工作情況

輸出電壓

通常二、電阻應(yīng)變式傳感器工作原理半橋工作情況

輸出電壓等臂電橋三種工作方式中，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(shí)現(xiàn)溫度自補(bǔ)償。二、電阻應(yīng)變式傳感器工作原理全橋工作情況

輸出電壓

二、電阻應(yīng)變式傳感器工作原理全橋的溫度補(bǔ)償原理當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，橋臂上的應(yīng)變片溫度同時(shí)升高，溫度引起的電阻值漂移數(shù)值一致，可以相互抵消，所以全橋的溫漂較?。话霕蛞餐瑯幽芸朔仄?。三、電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用電阻應(yīng)變計(jì)有兩方面的應(yīng)用一是作為敏感元件，直接用于被測(cè)試件的應(yīng)變測(cè)量。另一是作為轉(zhuǎn)換元件，通過(guò)彈性元件構(gòu)成傳感器，用以對(duì)任何能轉(zhuǎn)變成彈性元件應(yīng)變的其它物理量作間接測(cè)量。三、電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用應(yīng)變式力傳感器FFFF三、電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用各種懸臂梁三、電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用各種懸臂梁FF固定點(diǎn)固定點(diǎn)電纜三、電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用應(yīng)變式荷重傳感器外形及受力位置FF三、電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用荷重傳感器原理演示荷重傳感器上的應(yīng)變片在