第2章電阻式傳感器新ppt課件

1、 第一節(jié)第一節(jié) 電位器式電阻傳感器電位器式電阻傳感器 第二節(jié)第二節(jié) 應(yīng)變式電阻傳感器應(yīng)變式電阻傳感器 第三節(jié)第三節(jié) 電阻式傳感器應(yīng)用舉例電阻式傳感器應(yīng)用舉例 第二章第二章 電阻式傳感器電阻式傳感器1 2 3 132直線(xiàn)型直線(xiàn)型旋轉(zhuǎn)型旋轉(zhuǎn)型1 電位器式傳感器工作原理電位器式傳感器工作原理 電阻式傳感器是把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電阻變化的一種傳感器。電阻式傳感器是把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電阻變化的一種傳感器。第一節(jié)第一節(jié) 電位器式電阻傳感器電位器式電阻傳感器 等效電路分析等效電路分析: Rp-總電阻總電阻;xp-變阻總長(zhǎng)變阻總長(zhǎng);RL負(fù)載電阻負(fù)載電阻;x-電刷移動(dòng)量電刷移動(dòng)量.132xxpEinEoutRxRLRp-

2、Rx)1)(1pxxLRpRxpxinLRxRxRpRLRpRinLRxRLRxRxRpRinEEEoutE0 x 100%100%Output0負(fù)載效應(yīng)負(fù)載效應(yīng)2.變阻器式傳感器的分類(lèi)變阻器式傳感器的分類(lèi)電位器按電阻元件分單圈電位器直線(xiàn)滑動(dòng)式電位器多圈電位器混合式電位器導(dǎo)電塑料電位器金屬陶瓷電位器線(xiàn)繞電位器3.電位器式傳感器的特點(diǎn)電位器式傳感器的特點(diǎn)電阻器電阻器 制作制作 特點(diǎn)特點(diǎn) 繞線(xiàn)式繞線(xiàn)式 直徑 0.012-0.1mm 的鎳鉻合金的精密電阻絲繞在絕緣的薄膜銅絲或絕緣膠木板等卷芯上而制作 電阻溫度系數(shù)非常好， 為5-20*10-6/0C;精度 ,穩(wěn)定性 ,重復(fù)性比薄模式好,分辨力低于薄模

3、式 . 金屬陶瓷式金屬陶瓷式 電阻膠印在陶瓷基板上,并用高溫?zé)贫?. 分辨力高 ,環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)前 , 電阻溫度系數(shù),為200*10-6/0C 左右. 導(dǎo)電導(dǎo)電-塑料式塑料式 將基板的樹(shù)脂與電阻墨制成一體 ,獲將電阻膠涂于薄膜基片上 . 分辨力 ,壽命,高速現(xiàn)響應(yīng)特性好 ,電阻溫度系數(shù)為400*10-6/0C 混合式混合式 導(dǎo)電性樹(shù)脂涂于限繞式電阻元件上 兼有繞線(xiàn)式和導(dǎo)電-塑料式的優(yōu)點(diǎn) ,電阻溫度系數(shù)為150*10-6/0C 4. 應(yīng)用案例：案例： 重量的自動(dòng)檢測(cè)重量的自動(dòng)檢測(cè)-配料設(shè)備配料設(shè)備重量設(shè)定原材料 比較原理用彈簧將力轉(zhuǎn)換為位移;再用電阻器將位移轉(zhuǎn)換為電阻的變化案例：煤氣包儲(chǔ)量檢測(cè)

4、案例：煤氣包儲(chǔ)量檢測(cè)原理直接將代表煤氣包儲(chǔ)量的高度變化轉(zhuǎn)換為鋼絲的電阻變化煤氣包鋼絲特點(diǎn)：特點(diǎn)：（1測(cè)量量程大；測(cè)量量程大；（2防爆；防爆；（3可靠；可靠；（4成本低。成本低。案例：玩具機(jī)器人案例：玩具機(jī)器人原理直接將關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度變化轉(zhuǎn)換為電阻器阻值變化一、應(yīng)變效應(yīng)一、應(yīng)變效應(yīng) 金屬電阻應(yīng)變片的工作原理是基于金屬導(dǎo)體的應(yīng)變金屬電阻應(yīng)變片的工作原理是基于金屬導(dǎo)體的應(yīng)變效應(yīng)，即金屬導(dǎo)體在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電效應(yīng)，即金屬導(dǎo)體在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值隨著它所受機(jī)械變形阻值隨著它所受機(jī)械變形(伸長(zhǎng)或縮短伸長(zhǎng)或縮短)的變化而發(fā)生變的變化而發(fā)生變化的現(xiàn)象?；默F(xiàn)象。 第二節(jié)第

5、二節(jié) 應(yīng)變式電阻傳感器應(yīng)變式電阻傳感器二、電阻應(yīng)變片種類(lèi)、結(jié)構(gòu)和工作原理二、電阻應(yīng)變片種類(lèi)、結(jié)構(gòu)和工作原理金屬電阻應(yīng)變片金屬電阻應(yīng)變片半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片1.電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)及其工作原理應(yīng)變計(jì)引線(xiàn)覆蓋層基片電阻絲式敏感柵lb金屬電阻絲應(yīng)變效應(yīng)示意圖 FlrrlF 當(dāng)電阻絲受到拉力F作用時(shí)， 將伸長(zhǎng)l，橫截面積相應(yīng)減小A，電阻率因材料晶格發(fā)生變形等因素影響而改變了d，從而引起電阻值相對(duì)變化量為 dAdAldlRdR式中：dl/l長(zhǎng)度相對(duì)變化量，用應(yīng)變表示為 ldl dA/A圓形電阻絲的截面積相對(duì)變化量，設(shè)r為電阻絲的半徑，微分后可得dA=2r dr，那么 rdrAdA2 由材料力學(xué)可

6、知，在彈性范圍內(nèi)，金屬絲受拉力時(shí)，沿軸向伸長(zhǎng)， 沿徑向縮短， 令dl/l=為金屬電阻絲的軸向應(yīng)變，那么軸向應(yīng)變和徑向應(yīng)變的關(guān)系可表示為 ldlrdr 式中, 為電阻絲材料的泊松比， 負(fù)號(hào)表示應(yīng)變方向相反。 或 通常把單位應(yīng)變能引起的電阻值變化稱(chēng)為電阻絲的靈敏系數(shù)。 其物理意義是單位應(yīng)變所引起的電阻相對(duì)變化量，其表達(dá)式為 dRdRK21dRdR)21 ( 靈敏系數(shù)K受兩個(gè)因素影響：一個(gè)是應(yīng)變片受力后材料幾何尺寸的變化， 即1+2；另一個(gè)是應(yīng)變片受力后材料的電阻率發(fā)生的變化， 即d/）/。對(duì)金屬材料來(lái)說(shuō)，電阻絲靈敏度系數(shù)表達(dá)式中1+2的值要比(d/)/大得多，而半導(dǎo)體材料的(d/)/項(xiàng)的值比1+2

7、大得多。大量實(shí)驗(yàn)證明，在電阻絲拉伸極限內(nèi)， 電阻的相對(duì)變化與應(yīng)變成正比，即K為常數(shù)。 半導(dǎo)體應(yīng)變片是用半導(dǎo)體材料制成的，其工作原理是基于半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)。壓阻效應(yīng)是指半導(dǎo)體材料，當(dāng)某一軸向受外力作用時(shí)， 其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。 當(dāng)半導(dǎo)體應(yīng)變片受軸向力作用時(shí)， 其電阻相對(duì)變化為 dRdR)21 (式中d/為半導(dǎo)體應(yīng)變片的電阻率相對(duì)變化量，其值與半導(dǎo)體敏感元件在軸向所受的應(yīng)變力有關(guān)，其關(guān)系為 Ed半導(dǎo)體應(yīng)變片半導(dǎo)體應(yīng)變片將式3-10代入式3-9中得 )21 (ERdR實(shí)驗(yàn)證明，E比1+2大上百倍，所以1+2可以忽略，因而半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏系數(shù)為 ERdRK 半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏系數(shù)比金屬絲式高

8、5080倍， 但半導(dǎo)體材料的溫度系數(shù)大，應(yīng)變時(shí)非線(xiàn)性比較嚴(yán)重， 使它的應(yīng)用范圍受到一定的限制。 用應(yīng)變片測(cè)量應(yīng)變或應(yīng)力時(shí)，根據(jù)上述特點(diǎn)，在外力作用下，被測(cè)對(duì)象產(chǎn)生微小機(jī)械變形，應(yīng)變片隨著發(fā)生相同的變化， 同時(shí)應(yīng)變片電阻值也發(fā)生相應(yīng)變化。當(dāng)測(cè)得應(yīng)變片電阻值變化量為R時(shí)，便可得到被測(cè)對(duì)象的應(yīng)變值， 根據(jù)應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系，得到應(yīng)力值為 =E 應(yīng)變片的主要參數(shù)應(yīng)變片的主要參數(shù) 1幾何參數(shù)：表距幾何參數(shù)：表距L和絲柵寬度和絲柵寬度b，制造廠常用，制造廠常用bL 表示。表示。 2電阻值：應(yīng)變計(jì)的原始電阻值。電阻值：應(yīng)變計(jì)的原始電阻值。 3靈敏系數(shù)：表示應(yīng)變計(jì)變換性能的重要參數(shù)。靈敏系數(shù)：表示應(yīng)變計(jì)變換性能

9、的重要參數(shù)。 4其它表示應(yīng)變計(jì)性能的參數(shù)工作溫度、滯后、其它表示應(yīng)變計(jì)性能的參數(shù)工作溫度、滯后、 蠕變、零漂以及疲勞壽命、橫向靈敏度等）。蠕變、零漂以及疲勞壽命、橫向靈敏度等）。 金屬電阻應(yīng)變片的材料金屬電阻應(yīng)變片的材料 對(duì)電阻絲材料應(yīng)有如下要求：對(duì)電阻絲材料應(yīng)有如下要求： 靈敏系數(shù)大，靈敏系數(shù)大， 且在相當(dāng)大的應(yīng)變范圍內(nèi)保持常數(shù)；且在相當(dāng)大的應(yīng)變范圍內(nèi)保持常數(shù)； 值大，即在同樣長(zhǎng)度、同樣橫截面積的電阻絲中具有較值大，即在同樣長(zhǎng)度、同樣橫截面積的電阻絲中具有較大的電阻值；大的電阻值； 電阻溫度系數(shù)小，否則因環(huán)境溫度變化也會(huì)改變其阻值；電阻溫度系數(shù)小，否則因環(huán)境溫度變化也會(huì)改變其阻值； 與銅線(xiàn)的

10、焊接性能好，與銅線(xiàn)的焊接性能好， 與其它金屬的接觸電勢(shì)?。慌c其它金屬的接觸電勢(shì)??； 機(jī)械強(qiáng)度高，機(jī)械強(qiáng)度高， 具有優(yōu)良的機(jī)械加工性能。具有優(yōu)良的機(jī)械加工性能。 金屬電阻應(yīng)變片的粘貼金屬電阻應(yīng)變片的粘貼 應(yīng)變片是用粘結(jié)劑粘貼到被測(cè)件上的。粘結(jié)劑形成的膠應(yīng)變片是用粘結(jié)劑粘貼到被測(cè)件上的。粘結(jié)劑形成的膠層必須準(zhǔn)確迅速地將被測(cè)件應(yīng)變傳遞到敏感柵上。選擇粘結(jié)層必須準(zhǔn)確迅速地將被測(cè)件應(yīng)變傳遞到敏感柵上。選擇粘結(jié)劑時(shí)必須考慮應(yīng)變片材料和被測(cè)件材料性能，不僅要求粘接劑時(shí)必須考慮應(yīng)變片材料和被測(cè)件材料性能，不僅要求粘接力強(qiáng)，粘結(jié)后機(jī)械性能可靠，而且粘合層要有足夠大的剪切力強(qiáng)，粘結(jié)后機(jī)械性能可靠，而且粘合層要有足

11、夠大的剪切彈性模量，彈性模量， 良好的電絕緣性，蠕變和滯后小，耐濕，耐油，良好的電絕緣性，蠕變和滯后小，耐濕，耐油，耐老化，動(dòng)態(tài)應(yīng)力測(cè)量時(shí)耐疲勞等。耐老化，動(dòng)態(tài)應(yīng)力測(cè)量時(shí)耐疲勞等。 還要考慮到應(yīng)變片的工還要考慮到應(yīng)變片的工作條件，如溫度、相對(duì)濕度、穩(wěn)定性要求以及貼片固化時(shí)加作條件，如溫度、相對(duì)濕度、穩(wěn)定性要求以及貼片固化時(shí)加熱加壓的可能性等。熱加壓的可能性等。 應(yīng)變片的粘貼：應(yīng)變片的粘貼： 1. 去污：采用手持砂去污：采用手持砂輪工具除去構(gòu)件表面的油輪工具除去構(gòu)件表面的油污、漆、銹斑等，并用細(xì)污、漆、銹斑等，并用細(xì)紗布交叉打磨出細(xì)紋以增紗布交叉打磨出細(xì)紋以增加粘貼力加粘貼力 ，用浸有酒精或，用

12、浸有酒精或丙酮的紗布片或脫脂棉球丙酮的紗布片或脫脂棉球擦洗。擦洗。 2.貼片：在應(yīng)貼片：在應(yīng)變片的表面和處理變片的表面和處理過(guò)的粘貼表面上，過(guò)的粘貼表面上，各涂一層均勻的粘各涂一層均勻的粘貼膠貼膠 ，用鑷子將應(yīng)，用鑷子將應(yīng)變片放上去，并調(diào)變片放上去，并調(diào)好位置，然后蓋上好位置，然后蓋上塑料薄膜，用手指塑料薄膜，用手指揉和滾壓，排出下揉和滾壓，排出下面的氣泡面的氣泡 。 3.丈量丈量 ：從分開(kāi)的端子從分開(kāi)的端子處，預(yù)先用萬(wàn)處，預(yù)先用萬(wàn)用表測(cè)量應(yīng)變用表測(cè)量應(yīng)變片的電阻，發(fā)片的電阻，發(fā)現(xiàn)端子折斷和現(xiàn)端子折斷和壞的應(yīng)變片。壞的應(yīng)變片。 4.焊接：焊接： 將引將引線(xiàn)和端子用烙鐵焊接線(xiàn)和端子用烙鐵焊接起來(lái)

13、，注意不要把端起來(lái)，注意不要把端子扯斷。子扯斷。 5.固定：固定： 焊接后用膠布焊接后用膠布將引線(xiàn)和被測(cè)將引線(xiàn)和被測(cè)對(duì)象固定在一對(duì)象固定在一起，防止損壞起，防止損壞引線(xiàn)和應(yīng)變片。引線(xiàn)和應(yīng)變片。 三、三、 電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路 R1R2R4R3ACBEDIoRLUo1 1、直流電橋、直流電橋圖中E為電源電壓，R1、R2、R3及R4為橋臂電阻，RL為負(fù)載電阻。 （1 1） 直流電橋平衡條件直流電橋平衡條件433211RRRRRREUo當(dāng)RL時(shí)，R1R2R4R3ACBEDIoRLUo電橋輸出電壓為：當(dāng)電橋平衡時(shí)，Uo=0，則有 R1R4=R2R3或 4321RRRR 上式為電橋平

14、衡條件。這說(shuō)明欲使電橋平衡，其相鄰兩臂電阻的比值應(yīng)相等，或相對(duì)兩臂電阻的乘積應(yīng)相等。 應(yīng)變片工作時(shí)，其電阻值變化很小，電橋相應(yīng)輸出電壓也很小，一般需要加入放大器進(jìn)行放大。由于放大器的輸入阻抗比橋路輸出阻抗高很多，所以此時(shí)仍視電橋?yàn)殚_(kāi)路情況。當(dāng)受應(yīng)變時(shí)，若應(yīng)變片電阻變化為R，其它橋臂固定不變，電橋輸出電壓Uo0，則電橋不平衡，輸出電壓為 （2電壓靈敏度341211113443211414332111111)(RRRRRRRRRRERRRRRRRRRRRRRRREUo 設(shè)橋臂比n=R2/R1，由于R1R1，分母中R1/R1可忽略， 并考慮到平衡條件R2/R1=R4/R3， 則上式可寫(xiě)為 ERRnn

15、Uo112)1 (電橋電壓靈敏度定義為電橋電壓靈敏度定義為 EnnRRUKoU211)1 ( 413112411311oRRRRUERRRRRR 從上式分析發(fā)現(xiàn)： 電橋電壓靈敏度正比于電橋供電電壓， 供電電壓越高， 電橋電壓靈敏度越高，但供電電壓的提高受到應(yīng)變片允許功耗的限制，所以要作適當(dāng)選擇； 電橋電壓靈敏度是橋臂電阻比值n的函數(shù)，恰當(dāng)?shù)剡x擇橋臂比n的值，保證電橋具有較高的電壓靈敏度。 當(dāng)E值確定后，n取何值時(shí)才能使KU最高。 EnnRRUKoU211)1 ( 由dKU/dn = 0求KU的最大值，得 0)1 (132nndndKU求得n=1時(shí)，KU為最大值。這就是說(shuō)，在供橋電壓確定后，當(dāng)R

16、1=R2=R3=R4時(shí)，電橋電壓靈敏度最高，此時(shí)有 4411EKRREUUo 當(dāng)電源電壓E和電阻相對(duì)變化量R1/R1一定時(shí)， 電橋的輸出電壓及其靈敏度也是定值，且與各橋臂電阻阻值大小無(wú)關(guān)。 是略去分母中的R1/R1項(xiàng)，電橋輸出電壓與電阻相對(duì)變化成正比的理想情況下得到的，實(shí)際情況則應(yīng)按下式計(jì)算， 即 )1 (11111nRRnRRnEUo（3-42） 與R1/R1的關(guān)系是非線(xiàn)性的，非線(xiàn)性誤差為 oU11111RRnRRUUUoooL（3-43） （3非線(xiàn)性誤差及其補(bǔ)償方法ERRnnUo112)1 (如果是四等臂電橋，R1=R2=R3=R4，即n=1， 那么 1111212RRRRL 對(duì)于一般應(yīng)變

17、片來(lái)說(shuō)，所受應(yīng)變通常在5000以下，若取KU=2，則R1/R1=KU=0.01，計(jì)算得非線(xiàn)性誤差為0.5%；若KU=130，=1000時(shí)，R1/R1=0.130，則得到非線(xiàn)性誤差為6%，故當(dāng)非線(xiàn)性誤差不能滿(mǎn)足測(cè)量要求時(shí)，必須予以消除。 圖3-10 差動(dòng)電橋 R1 R1R4R3ACBEDR2 R2Uo(a)R1 R1ACBEDR2 R2Uo(b)R3 R3R4 R4 為了減小和克服非線(xiàn)性誤差，常采用差動(dòng)電橋如圖3-10所示， 在試件上安裝兩個(gè)工作應(yīng)變片，一個(gè)受拉應(yīng)變，一個(gè)受壓應(yīng)變， 接入電橋相鄰橋臂，稱(chēng)為半橋差動(dòng)電路， 如圖3-10(a) 所示。該電橋輸出電壓為 433221111RRRRRRR

18、RREUo若R1=R2，R1=R2，R3=R4，則得 112 RREUo Uo與R1/R1成線(xiàn)性關(guān)系，差動(dòng)電橋無(wú)非線(xiàn)性誤差，而且電橋電壓靈敏度KU=E/2，是單臂工作時(shí)的兩倍，同時(shí)還具有溫度補(bǔ)償作用。 若將電橋四臂接入四片應(yīng)變片，如圖3-10b所示，即兩個(gè)受拉應(yīng)變，兩個(gè)受壓應(yīng)變，將兩個(gè)應(yīng)變符號(hào)相同的接入相對(duì)橋臂上，構(gòu)成全橋差動(dòng)電路。若R1=R2=R3=R4，且R1=R2=R3=R4，那么 EKRREUUo11 此時(shí)全橋差動(dòng)電路不僅沒(méi)有非線(xiàn)性誤差，而且電壓靈敏度為單片工作時(shí)的4倍，同時(shí)仍具有溫度補(bǔ)償作用。 圖圖3-11 交流電橋交流電橋 Z1UoU(a)Z2Z3Z4R1R2R4R3oUC1C2U

19、(b)交流電橋交流電橋 根據(jù)直流電橋分析可知，由于應(yīng)變電橋輸出電壓很小，一般都要加放大器，而直流放大器易于產(chǎn)生零漂，因此應(yīng)變電橋多采用交流電橋。 應(yīng)變式力傳感器應(yīng)變式力傳感器 FFFF第三節(jié)電阻式傳感器應(yīng)用舉例第三節(jié)電阻式傳感器應(yīng)用舉例各種懸臂梁各種懸臂梁 各種懸臂梁各種懸臂梁 FF固定點(diǎn)固定點(diǎn)固定點(diǎn)固定點(diǎn)電纜應(yīng)變式荷重傳感器的外形及應(yīng)變片應(yīng)變式荷重傳感器的外形及應(yīng)變片的粘貼位置的粘貼位置FR1R2 R4應(yīng)變式荷重傳感器外形及受力位置續(xù)）應(yīng)變式荷重傳感器外形及受力位置續(xù)）FF荷重傳感器原理演示荷重傳感器原理演示 荷重傳荷重傳感器上的應(yīng)感器上的應(yīng)變片在重力變片在重力作用下產(chǎn)生作用下產(chǎn)生變形。軸向

20、變形。軸向變短，徑向變短，徑向變長(zhǎng)。變長(zhǎng)。 汽車(chē)衡汽車(chē)衡汽車(chē)衡以下參考北京遠(yuǎn)亞興業(yè)商貿(mào)有限公司資汽車(chē)衡以下參考北京遠(yuǎn)亞興業(yè)商貿(mào)有限公司資料料 ）汽車(chē)衡稱(chēng)重系統(tǒng)汽車(chē)衡稱(chēng)重系統(tǒng)電子秤電子秤 磅秤磅秤超市打印秤超市打印秤遠(yuǎn)距離遠(yuǎn)距離顯示顯示電子天平電子天平電子天平的精度電子天平的精度可達(dá)十萬(wàn)分之一可達(dá)十萬(wàn)分之一人體秤人體秤 吊鉤秤吊鉤秤 便攜式便攜式應(yīng)變式數(shù)顯扭矩扳手應(yīng)變式數(shù)顯扭矩扳手 可用于汽車(chē)、摩托車(chē)、飛機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、機(jī)械可用于汽車(chē)、摩托車(chē)、飛機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、機(jī)械制造和家用電器等領(lǐng)域，準(zhǔn)確控制緊固螺紋的制造和家用電器等領(lǐng)域，準(zhǔn)確控制緊固螺紋的裝配扭矩。量程裝配扭矩。量程2500N.m，耗電量，耗電量1

21、0mA，有公制有公制/英制單位轉(zhuǎn)換、峰值保持、自動(dòng)斷電英制單位轉(zhuǎn)換、峰值保持、自動(dòng)斷電等功能。等功能。案例：橋梁固有頻率測(cè)量案例：橋梁固有頻率測(cè)量原理在橋中設(shè)置一三角形障礙物，利用汽車(chē)礙時(shí)的沖擊對(duì)橋梁進(jìn)行激勵(lì)，再通過(guò)應(yīng)變片測(cè)量橋梁動(dòng)態(tài)變形，得到橋梁固有頻率。案例：電子稱(chēng)案例：電子稱(chēng)原理將物品重量通過(guò)懸臂梁轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)變形再通過(guò)應(yīng)變片轉(zhuǎn)化為電量輸出。 被測(cè)物理量為荷重或力的應(yīng)變式傳感器時(shí)，統(tǒng)稱(chēng)為應(yīng)變式力傳感器。其主要用途是作為各種電子稱(chēng)與材料試驗(yàn)機(jī)的測(cè)力元件、 發(fā)動(dòng)機(jī)的推力測(cè)試、 水壩壩體承載狀況監(jiān)測(cè)等。 應(yīng)變式力傳感器要求有較高的靈敏度和穩(wěn)定性，當(dāng)傳感器在受到側(cè)向作用力或力的作用點(diǎn)少量變化時(shí)，不應(yīng)

22、對(duì)輸出有明顯的影響。 應(yīng)變式力傳感器圖3-13 圓柱筒式力傳感器（a） 柱式；（b） 筒式；（c） 圓柱面展開(kāi)圖；（d） 橋路連線(xiàn)圖 (a)(b)(c)R1R5R2R6R3R7R4R8R1R3R5R7R6R8R2R4(d)UoU1. 柱筒式力傳感器柱筒式力傳感器 2. 環(huán)式力傳感器 如圖3-14(a)所示為環(huán)式力傳感器結(jié)構(gòu)圖。 與柱式相比，應(yīng)力分布變化較大，且有正有負(fù)。 圖3-14 環(huán)式力傳感器(a) 環(huán)式傳感器結(jié)構(gòu)圖； (b) 應(yīng)力分布 (a)AR1R2Bh(b)MBAFR39.5應(yīng)變式壓力傳感器應(yīng)變式壓力傳感器 圖圖3-15為膜片式壓力傳感器，應(yīng)變片貼在膜片內(nèi)壁，在壓為膜片式壓力傳感器，應(yīng)

23、變片貼在膜片內(nèi)壁，在壓力力p作用下，膜片產(chǎn)生徑向應(yīng)變作用下，膜片產(chǎn)生徑向應(yīng)變r(jià)和切向應(yīng)變和切向應(yīng)變t，表達(dá)式分別為，表達(dá)式分別為 圖3-15 膜片式壓力傳感器（a） 應(yīng)變變化圖; （b） 應(yīng)變片粘貼 trxhRpR2R1R4R3rt(a)(b)應(yīng)變式容器內(nèi)液體重量傳感器應(yīng)變式容器內(nèi)液體重量傳感器 圖圖3-16 是插入式測(cè)量容器內(nèi)液體重量的傳感器示意圖。是插入式測(cè)量容器內(nèi)液體重量的傳感器示意圖。 該該傳感器有一根傳壓桿，上端安裝微壓傳感器，為了提高靈敏度，傳感器有一根傳壓桿，上端安裝微壓傳感器，為了提高靈敏度， 共安裝了兩只。下端安裝感壓膜，感壓膜感受上面液體的壓力。共安裝了兩只。下端安裝感壓膜

24、，感壓膜感受上面液體的壓力。 當(dāng)容器中溶液增多時(shí)，感壓膜感受的壓力就增大。將其上兩個(gè)當(dāng)容器中溶液增多時(shí)，感壓膜感受的壓力就增大。將其上兩個(gè)傳感器傳感器Rt的電橋接成正向串接的雙電橋電路，此時(shí)輸出電壓為的電橋接成正向串接的雙電橋電路，此時(shí)輸出電壓為 Uo=U1-U2=(K1-K2)hg 式中, K1，K2為傳感器傳輸系數(shù)。圖3-16 應(yīng)變片容器內(nèi)液體重量傳感器 微壓傳感器電阻應(yīng)變敏感元件傳壓桿感壓膜hRLU1R2R4R0R1R3RtUoLRU22R1R4R0RtR3R 應(yīng)變式加速度傳感器應(yīng)變式加速度傳感器 應(yīng)變式加速度傳感器主要用于物體加速度的測(cè)量。其基本應(yīng)變式加速度傳感器主要用于物體加速度的測(cè)

25、量。其基本工作原理是：物體運(yùn)動(dòng)的加速度與作用在它上面的力成正比，工作原理是：物體運(yùn)動(dòng)的加速度與作用在它上面的力成正比， 與物體的質(zhì)量成反比，即與物體的質(zhì)量成反比，即a=F/m。 圖圖3-17是應(yīng)變片式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖，是應(yīng)變片式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖， 圖中圖中1是等是等強(qiáng)度梁，自由端安裝質(zhì)量塊強(qiáng)度梁，自由端安裝質(zhì)量塊2，另一端固定在殼體，另一端固定在殼體3上。等強(qiáng)度上。等強(qiáng)度梁上粘貼四個(gè)電阻應(yīng)變敏感元件梁上粘貼四個(gè)電阻應(yīng)變敏感元件4 。為了調(diào)節(jié)振動(dòng)系統(tǒng)阻尼系數(shù)，。為了調(diào)節(jié)振動(dòng)系統(tǒng)阻尼系數(shù)， 在殼體內(nèi)充滿(mǎn)硅油。在殼體內(nèi)充滿(mǎn)硅油。 圖3-17 電阻應(yīng)變式加速度傳感器結(jié)構(gòu)圖 32141等 強(qiáng) 度 梁 ；2質(zhì) 量 塊 ；3殼 體 ；4電 阻 應(yīng) 變 敏 感 元 體 利用擴(kuò)散工藝制作的四個(gè)半導(dǎo)體應(yīng)變電阻處利用擴(kuò)散工藝制作的四個(gè)半導(dǎo)體應(yīng)變電阻處于同一硅片上，工藝一致性好，靈敏度相等，于同一硅片上，工藝一致性好，靈敏度相等，漂移抵消，遲滯、蠕變非常小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。漂移抵消，遲滯、蠕變非常小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。 壓阻式固態(tài)壓力傳感器壓阻式固態(tài)壓力傳感器壓阻式固態(tài)壓力傳感器的隔離、承壓膜片壓阻式固態(tài)壓力傳感器的隔離、承壓膜片 隔離、承壓膜片隔離、承壓膜片可以將腐蝕性的氣可以將腐蝕性的氣體、液體與硅膜片體、液體與硅膜片 隔離開(kāi)來(lái)。