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电阻应变片原理

来源:http://www.ligentcn.com/news/41.html发布时间:2016-07-14

电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上,当基体受力发生应力变化时,电阻应变片也一起产生形变,使应变片的阻值发生改变,从而使加在电阻上的电压发生变化。这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小,一般这种应变片都组成应变电桥,并通过后续的仪表放大器进行放大,再传输给处理电路(通常是 A/D转换和CPU)显示或执行机构。
它由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。根据不同的用途,电阻应变片的阻值可以由设计者设计,但电阻的取值范围应注意:阻值太小,所需的驱动电流太大,同时应变片的发热致使本身的温度过高,不同的环境中使用,使应变片的阻值变化太大,输出零点漂移明显,调零电路过于复杂。而电阻太大,阻抗太高,抗外界的电磁干扰能力较差。一般均为几十欧至几十千欧左右。

 

电阻应变片式传感器有两方面的应用:

是作为敏感元件,直接用于被测试件的应变测量;另一是作为转换元件,通过弹性元件构成传感器,用以对任何能转变成弹性元件应变的其他物理量作间接测量。用作传感器的应变片,应有更高的要求,尤其非线性误差要小<0.05%~0.1%F.S.

 

电阻应变片式传感器有如下应用特点:

(1)应用和测量范围广。用应变片可制成各种机械量传感器,如测力传感器可测10-1~107N,压力传感器可测103~10Pa,加速度传感器可测到103m/s2级。

(2)分辨力(1με)和灵敏度高,尤其是用半导体应变片,灵敏度可达几十mV/V;精度较高(一般达1%~3%F.S.,高精度达0.1%~0.01%F.S.)。

(3)结构轻小,对试件影响小;对复杂环境的适应性强,易于实施对环境干扰的隔离或补偿,从而可以在高低温、高压、高速、强磁场、核辐射等特殊环境中使用;频率响应好。

(4)商品化,选用和使用都方便,也便于实现远距离、自动化测量。

    因此,目前传感器的种类虽已繁多,但高精度的传感器仍以应变片式应用最普遍。它广泛应用于机械、冶金、石油、建筑、交通、水利和宇航等部门的自动测量与控制或科学实验中,近年来在生物、医学、体育和商业等部门亦已得到开发应用。

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