電阻應(yīng)變式傳感器(1)-文庫吧
2025-04-20 01:16 本頁面
【正文】 屬電阻材料薄膜，允許最大工作電流較大，靈敏度較高。 ? 應(yīng)變片電阻值通常有 60、 1 200、 350、 500、 1000Ω 幾種，其中以 120Ω 為最常用。 ? 允許最大工作電流 是指通過應(yīng)變片而不影響其工作的最大電流值。工作電流大，應(yīng)變片輸出信號就大，靈敏度高。允許最大工作電流與應(yīng)變片的允許最大功耗有關(guān)，即： 通常允許最大工作電流 ，在靜態(tài)測量時約取 25mA左右，動態(tài)測量時可更高一些。 RUUIP 2m a xm a xm a xm a x ??maxI金屬電阻應(yīng)變片 半導(dǎo)體應(yīng)變片 ? 對一塊半導(dǎo)體材料的某一軸向施加一定的載荷而產(chǎn)生應(yīng)力時，它的電阻率會發(fā)生變化，這種物理現(xiàn)象稱為半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng) 。 ? 半導(dǎo)體應(yīng)變片 是根據(jù) 壓阻效應(yīng) 原理工作的。 ? 當(dāng)沿某一晶軸方向切下一小條半導(dǎo)體應(yīng)變片，若只沿其縱向受到應(yīng)力，其電阻率的變化量可由下式表示： ? ? 式中， 為半導(dǎo)體縱向壓阻系數(shù)； 為半導(dǎo)體材料的彈性模量； 為沿半導(dǎo)體小條縱向的應(yīng)變。 ? 將式（ 420）代入式（ 417），得半導(dǎo)體應(yīng)變片的電阻相對變化量 ???? Ed r????? ERdR r??? )21(r? E?? 上式中第一項是由幾何形狀變化而引起的電阻相對變化量，其值很小，約為 1～ 2；第二項是由壓阻效應(yīng)引起的，其值約為第一項的 50～ 70倍，故第一項可忽略。因此上式可寫成 ? 式中， 稱為半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)。 ? 半導(dǎo)體應(yīng)變片 – 突出的優(yōu)點是靈敏度系數(shù)高，可測微小應(yīng)變（一般 600微應(yīng)變以下）；機械滯后小；動態(tài)特性好；橫向效應(yīng)?。惑w積小。 – 其主要缺點是：電阻溫度系數(shù)大；一般可達(dá) 10－ 3/℃ ；靈敏度系數(shù)隨溫度變化大；非線性嚴(yán)重；測量范圍小。因此，在使用時需采用溫度補償和非線性補償措施。 ??? kERdR r ??k 電阻應(yīng)變傳感器的測量電路 ? 由于電阻應(yīng)變片工作時其電阻變化 很微小 ，例如，一片 、初始電阻 120Ω 的應(yīng)變片，受 1333微應(yīng)變（約 2噸重的力）時，其電阻變化僅 。 ? 測量電路的任務(wù) 是把微弱的電阻變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流的變化，因此常用 直流電橋和交流電橋 作為測量電路。 ? 目前應(yīng)變片電橋大都采用 交流電橋 ，但由于 直流電橋 比較簡單，交流電橋原理與它相似，所以以直流電橋作分析 ,如圖 411所示。 2?k圖 411 橋式測量電路 電橋測量電路的分析 – 電橋測量電路見圖 411，圖中 分別為四橋臂電阻， 為供橋電壓， 為電橋輸出電壓。當(dāng)電橋的負(fù)載電阻為無窮大時，橋路的輸出電壓為： – 為了使測量前的輸出為零，應(yīng)使： – 滿足上式的條件稱為電橋平衡條件。此時，當(dāng)每橋臂電阻的變化遠(yuǎn)小于本身值，即 ，（ 4），且負(fù)載電阻為無窮大時，輸出電壓可近似為： 41 ~ RRoU UURRRR RRRRU o ))((43214231????04231 ?? RRRRii RR ??? ?iURRRRRRRRRR RRU o )()(4433221122121 ??
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