電阻應變式傳感器(1)(已修改)
2025-05-26 01:16 本頁面
【正文】 電阻應變式傳感器 ? 電阻應變式傳感器由電阻應變片和測量電路組成。其敏感元件的電阻隨著機械變形（伸長或縮短）的大小而變化。它廣泛應用于測量力和與力有關的一些非電參數（如壓力、荷重、扭力、加速度等）。 ? 電阻應變傳感器的特點是精度高，測量范圍廣；結構簡單，性能穩(wěn)定可靠，壽命長；頻率特性好，能在高溫、高壓、振動強烈、強磁場等惡劣環(huán)境條件下工作。 應變片的工作原理 圖 410 電阻應變片的基本形狀 ? 圖 410示出了電阻應變片的基本形狀。圖中， 稱為應變片的標距或稱為工作基長； b稱為應變片的工作寬度。 ? 金屬導體的電阻隨著它所受機械變形（伸長或縮短）的大小而發(fā)生變化的現象，稱為金屬電阻的應變效應。這就是電阻應變片賴以工作的物理基礎。 ? 金屬導體的應變效應 – 金屬導體在外力作用下發(fā)生機械變形時，其 電阻值 隨著它所受機械變形 ( 伸長或縮短 ) 的變化而發(fā)生變化的現象。 ? 根據電阻的定義式 : ； ? 如果金屬導體在外力作用下產生變化量 ?ρ 、 ?l、 ?A時，其相對變化率為： ? 對于直徑為 D的圓柱形截面電阻絲，因為 A=лd2/4 ；故： ? 由材料力學知， 橫向收縮 和 縱向伸長 的關系為： AlR /?? ?AdAldldRdR ?????DdDAdA 2????? ????? ldlDdDrr? ?? 由上頁的公式得出： ? 下面分導體和半導體兩種情況對上式進行討論： – 金屬電阻應變片（按結構形式分） ? 絲式 ? 箔式 ? 薄膜式 – 半導體應變片 ? 體型半導體應變片 ? 薄膜型半導體應變片 ? 擴散型半導體應變片 ??????? ddldlRdR ?????? )21()21(a ) 絲 式b ) 箔 式112233 金 屬 電 阻 應 變 片 結 構體 型 半 導 體 應 變 片金屬電阻應變片 ? 式中第二項 是由于受力后材料的電阻率發(fā)生變化而引起的，對多數 金屬材料 其值是個常數，往往甚小，可以忽略。式中第一項是由電阻絲幾何尺寸變化引起的，對某種材料來說，其值是常數。因此，上式可寫成為： ? 式中， 稱為應變靈敏度系數。由于大多數金屬材料的 之間，所以 在 ~。 ? 金屬電阻應變片具有分辨率高，非線性誤差小；溫漂系數??；測量范圍大，可從彈性變形一直測至塑性變形（ 1％～ 2％），可超載達 20％；既能測量靜態(tài)應變，又能測量動態(tài)應變；價格低廉，品種繁多，便于選擇和大量使用等優(yōu)點，因此在各行各業(yè)都廣泛應用。 ??????? ddldlRdR ?????? )21()21(??/d??? kRdR ??? )21(?21??k 0 .5~0 .3??k? 金屬電阻應變片常用的三種。 – 絲式 :常用高電阻率的金屬電阻絲制成，允許最大工作電流較小。 – 箔式 :通過光刻、腐蝕等工序制成的一種很薄的金屬箔柵，允許最大工作電流較大，靈敏度高。 – 薄膜式 :是采用真空蒸鍍技術在薄的絕緣基片上蒸鍍上金
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