壓力傳感器的應用原理

更新更新時間:2023-07-22      點擊次(cì)數:650

在了解壓(yā)力傳感器時,我們(men)應該先(xiān)認(rèn)識一下(xià)電阻應(yīng)變片這種元件,電阻應變片是一種将被測件(jiàn)上的應變變化轉換(huàn)成爲一種(zhǒng)電信(xìn)号的(de)敏感器件。

它(tā)是壓阻式應變傳(chuán)感器(qì)的主要組成(chéng)部分之一,電阻應變片應用最多的是金屬電阻應變片和半導(dǎo)體應變片兩種。金屬電阻應變片又有絲狀應變片和金屬箔狀(zhuàng)應變片兩種。

通(tōng)常是将應變(biàn)片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在産(chǎn)生力學應變基體上(shàng),當基體受力發(fā)生應力變化時,電(diàn)阻應變(biàn)片也一起産生形變(biàn),使應變片的阻值發生改變,從而使加在電阻上的電壓發生變化。

這種應變(biàn)片在受力時産生的阻(zǔ)值(zhí)變化通常較小,一般這種應變片都組成應變(biàn)電橋,并通過後(hòu)續的(de)儀表放大器進行放大,再傳輸給處理電路(通(tōng)常是A/D轉換和CPU)顯示(shì)或執行(háng)機構。

金屬電阻應(yīng)變片的(de)内部(bù)結構(gòu)

電阻應變片由基體材料、金屬應變(biàn)絲或應變箔、絕緣保護片和引出線(xiàn)等部分組成。根據不(bú)同的用途,電阻應變片的阻值可以由設計者設計,但電阻的取值範圍應注意:阻值太小,所需的驅動電(diàn)流太大。

同時應變片的發熱緻使本身的溫度過(guò)高,不(bú)同的環境中使用,使應變片的阻(zǔ)值變化太大,輸出零點漂移明顯,調零(líng)電路過(guò)于複雜(zá)。而電阻太大,阻抗太(tài)高,抗外界的電磁(cí)GR力較差,一般均爲幾十歐至幾十千歐左右。

電阻應變(biàn)片的工作原理

金(jīn)屬電阻應變(biàn)片的工作原理是吸附在(zài)基體材料上應變電阻随機械形變(biàn)而産生(shēng)阻值變(biàn)化的現象,俗稱爲電阻應(yīng)變效應。金屬導體的電阻值可用下式表示:

式(shì)中:

ρ——金屬導體的電阻率(Ω·cm2/m)

S——導體的截面積(cm2)

L——導體的長度(m)

我們以金(jīn)屬絲(sī)應變電阻爲例,當金屬絲受外(wài)力作用時,其長度和截面積都會發生變化,從(cóng)上(shàng)式中可很容易看出,其電阻值即會發生改變,假如金屬絲(sī)受外力作用而伸長時,其長度增加(jiā),而截面積(jī)減少,電阻值便會增大(dà)。

當金屬絲受外力作用而壓縮時,長度減小而(ér)截面增加,電阻值則(zé)會(huì)減小,隻要測出加在電阻的變化(通常是測量電阻兩端的電壓)即可獲得應變金屬絲(sī)的應(yīng)變情況。


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