【正文】 中 dρ/ρ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 xEd ?????? ?????第 2章 電阻式傳感器 式中： π——半導(dǎo)體材料的壓阻系數(shù) 。 第 2章 電阻式傳感器 得到： xsKRdR ?? 或 xsRdRK??表示金屬電阻絲的電阻相對(duì)變化與軸向應(yīng)變成正比。 ???? dRdRx ??? )21(xxdRdR???????? )21(或 第 2章 電阻式傳感器 通常把單位應(yīng)變能引起的電阻值變化稱為電阻絲的靈敏系數(shù)。當(dāng)負(fù)載電阻為空載時(shí)， U0與 x才滿足線性關(guān)系，則線繞電位器式傳感器的負(fù)載特性為線性。若電位器為空載時(shí)，根據(jù)分壓原理得： ：工作電壓 iU：負(fù)載電阻兩端的輸出電壓 0U：線繞電位器電刷移動(dòng)的長(zhǎng)度 ：總長(zhǎng)度 ：總電阻 xLRxR ：對(duì)應(yīng)于電刷移動(dòng)量 x的電阻值 RRUU xi?0第 2章 電阻式傳感器 而對(duì)應(yīng)的電阻變化為： xSLxRRLxRR Rxx ???? ,表明改變測(cè)量電阻值所引起輸出電壓的變化為線性變化。 xSLxUU Vi ???0其中 LUSLRS iVR ?? ,分別為電阻和電壓靈敏度。 ：電刷的相對(duì)行程電阻的相對(duì)變化RX:r數(shù)：電位器負(fù)載系數(shù)的倒 LK：電位計(jì)相對(duì)輸出電壓Y第 2章 電阻式傳感器 第二節(jié) 應(yīng)變式電阻傳感器 一、工 作原理 應(yīng)變效應(yīng) 導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外（拉力或壓力）力的作用時(shí)，產(chǎn)生機(jī)械變形，導(dǎo)致其電阻值相應(yīng)發(fā)生變化， 這種因形變而使其阻值發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為“應(yīng)變效應(yīng)”。 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 xxsdRdRK????????? 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+2μ；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（ dρ/ρ） /εx。 半導(dǎo)體應(yīng)變?cè)? 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)。 σ——半導(dǎo)體材料的所受應(yīng)變力 。 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 。 ε——試件的應(yīng)變。 電阻應(yīng)變片的電阻值為60Ω、 120Ω、 200Ω等多種規(guī)格 ， 以 120Ω最為常用 。 第 2章 電阻式傳感器 （ 2） 基底和蓋片： 基底用于保持敏感柵、引線的幾何形狀和相對(duì)位置，蓋片既保持敏感柵和引線的形狀和相對(duì)位置，還可保護(hù)敏感柵。 大多數(shù)敏感柵材料都可制作引線 。 常用的粘結(jié)劑分為有機(jī)和無(wú)機(jī)兩大類。 第 2章 電阻式傳感器 對(duì)電阻絲材料應(yīng)有如下要求： ① 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)； ② ρ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； ③ 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； ④ 與銅線的焊接性能好 ， 與其它金屬的接觸電勢(shì)小； ⑤ 機(jī)械強(qiáng)度高， 具有優(yōu)良的機(jī)械加工性能。 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 。 粘貼工藝包括被測(cè)件粘貼表面處理 、 貼片位置確定 、 涂底膠 、 貼片 、 干燥固化 、 貼片質(zhì)量檢查 、 引線的焊接與固定以及防護(hù)與屏蔽等 。它的電阻敏感元件不是金屬絲柵，而是 通過(guò)光刻、腐蝕等工序制成的薄金屬箔柵 ，故稱箔式電阻應(yīng)變片，如圖。 其次 ， 當(dāng)箔材和絲材具有同樣的截面積時(shí) ， 箔材與粘接層的接觸面積比絲材大 ， 使它能更好地和試件共同工作 。 ④ 便于成批生產(chǎn) 。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。當(dāng)非線性誤差不能滿足測(cè)量要求時(shí)，必須予以消除。 第 2章 電阻式傳感器 二、電阻應(yīng)變片的溫度誤差及其補(bǔ)償 溫度誤差 用作測(cè)量應(yīng)變的金屬應(yīng)變片，希望其阻值僅隨應(yīng)變變化，而不受其它因素的影響。 第 2章 電阻式傳感器 設(shè)環(huán)境引起的構(gòu)件溫度變化為 Δt（ ℃ ） 時(shí) ， 粘貼在試件表面的應(yīng)變片敏感柵材料的電阻溫度系數(shù)為 αt ，則應(yīng)變片產(chǎn)生的電阻相對(duì)變化為 由于敏感柵材料和被測(cè)構(gòu)件材料兩者線膨脹系數(shù)不同 ， 當(dāng) Δt 存在時(shí) ， 引起應(yīng)變片的附加應(yīng)變 ， 其值為 βe— 試件材料線膨脹系數(shù)； βg— 敏感柵材料線膨脹系數(shù)。 ? ? tKtR RR RR R gett??????????? ???????? ???????? ? ???21? ? ttKKR R gettt ??????????? ?? ????第 2章 電阻式傳感器 溫度補(bǔ)償 （ 自補(bǔ)償法和線路補(bǔ)償法 ） ① 單絲自補(bǔ)償應(yīng)變片 單絲自補(bǔ)償應(yīng)變片的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ， 制造和使用都比較方便 ， 但它必須在具有一定線膨脹系數(shù)材料的試件上使用 ， 否則不能達(dá)到溫度自補(bǔ)償?shù)哪康?。 由前式知 ， 若使應(yīng)變片在溫度變化 Δ t時(shí)的熱輸出值為零 ， 必須使 ? ?egt K ??? ??即 第 2章 電阻式傳感器 ② 雙絲組合式自補(bǔ)償應(yīng)變片 是由兩種不同電阻溫度系數(shù) （ 一種為正值 ， 一種為負(fù)值 ） 的材料串聯(lián)組成敏感柵 ， 以達(dá)到一定的溫度范圍內(nèi)在一定材料的試件上實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)?， 如圖 。 第 2章 電阻式傳感器 測(cè)量應(yīng)變時(shí) ， 使用兩個(gè)應(yīng)變片 ，一片貼在被測(cè)試件的表面 ， 圖中 R1稱為工作應(yīng)變片 。當(dāng)工作應(yīng)變片感受應(yīng)變時(shí) ， 電橋?qū)a(chǎn)生相應(yīng)輸出電壓 。 為達(dá)到完全補(bǔ)償 ， 需滿足下列三個(gè)條件： ① R1和 R2須屬于同一批號(hào)的 ， 即它們的電阻溫度系數(shù) α、 線膨脹系數(shù) β、 應(yīng)變靈敏系數(shù) K都相同 ， 兩片的