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应变片式传感器的结构原理及其应用

时间:2021-01-14 点击次数:

机械传感器有很多种,如电阻应变片压力传感器,半导体应变片压力传感器,压阻压力传感器,电感式压力传感器,电容式压力传感器,共振式压力传感器和电容式加速度传感器。但是,应用最广泛的却是压阻式压力传感器,它具有极低的成本、高精度和良好的线性。

对于压阻式力敏传感器,我们首先要了解电阻应变片这类元件。电阻性应变片是把被测部件上的应变变化转化为电信号的敏感器件。该传感器是压阻式应变传感器的重要组成部分。电阻式应变片主要有两种类型:金属电阻应变片和半导体应变片。电阻式应变片有丝状应变片和箔状应变片两种。一般情况下,通过特殊粘合剂将应变片紧密粘结在形成机械应变的基体上,当基体受力发生应力变化时,电阻应变片也一起产生变形,使应变片的阻值发生变化,从而引起电阻电压的变化。一般情况下,应变片在受力时产生的阻值变化较小,一般情况下,应变片由应变电桥组成,并通过随后的仪表放大器进行放大,再传送到显示或执行器,通常为A/D转换和CPU。

其内在结构:

包括基材、应变丝或应变箔、绝缘保护片及引出线等部分。设计人员可根据不同用途,设计出电阻应变片的阻值,但应注意电阻的取值范围:阻值过小,所需的驱动电流过大,同时应变片发热导致自身温度过高,在不同的环境下使用,使应变片的阻值变化过大,输出零点漂移明显,调零电路过于复杂。而且,电阻过大,阻抗过高,不能抵抗外界的电磁干扰。通常都是几十欧到十几欧左右。电阻型应变片工作原理:

其工作原理是金属电阻应变片吸附于基体材料上,随着机械变形,其应变电阻发生变化,通常称为电阻应变效应。可以使用下式表示金属导体的电阻值:

α-金属导体电阻率(Ω·cm2/m)

S-导线截面积(cm2)

L-导线长度(m)

就拿线材的应变电阻来说,线材在外力的作用下,其长度和截面积都会发生变化,从上面的公式可以看出,线材的电阻即会发生变化,如果线材在外力的作用下被伸长,则线材的长度增加,截面积减小,电阻值就会增加。线材在外力的作用下受压时,线材的长度减少,而截面增大,电阻值也随之减少。只需测到电阻加成的变化(通常是测到电阻两端的电压),就可以得到应变金属丝的应变情况。

深圳市力准传感技术有限公司专业研发生产力值测量传感器与放大器等显示仪表。主要产品有称重传感器、液压传感器、拉压式传感器、S型力传感器、扭矩传感器、多维力传感器、位移传感器、轴销传感器、柱式传感器、压力变送器、变送器/放大器、控制仪表、以及手持仪等力控产品达千余种,并已获得多项国家知识产权;

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