电阻应变式传感器

1、电阻应变式传感器电阻应变传感器1 简介 转换非电气物理量，如位移、力、压力、加速度、扭矩等。变成电 阻值变化的传感器 1它主要包括电阻应变传感器、电位计传感器 （见 位移传感器 ）和锰铜压阻传感器等。由电阻传感器和相应的测量电路 组成的力测量、压力测量、称重、位移测量、加速度和扭矩等测量仪 器，是冶金、电力、交通、石化、商业、生物医学和国防等部门进行 自动称重、过程检测和生产过程自动化不可缺少的工具之一。2 电阻应变传感器 电阻传感器，采用电阻应变计作为转换元件电阻应变传感器由弹性 传感元件、电阻应变片、补偿电阻和外壳组成，可根据具体测量要求 设计成各种结构形式弹性传感元件被测得的力变形， 附

2、着在其上的电 阻应变计一起变形。 电阻应变片将变形转化为电阻值的变化， 从而测 量力、压力、扭矩、位移、加速度、温度等各种物理量。常用的电阻 应变传感器包括应变力传感器、应变压力传感器、应变扭矩传感器 （见扭矩传感器 ）、应 变位移传感器 （见位移传感器 ）、应变加速度传感器 （见加速度计 ）和温 度测量应变仪等。电阻应变传感器具有精度高、测量范围宽、使用寿 命长、结构简单、频响特性好、能在恶劣条件下工作、易于实现小型 化、集成化和多样化等优点。其缺点是非线性大，大应变时输出信号 弱，但可以采取一定的补偿措施。因此，它被广泛应用于自动测试和 控制技术中。3 金属箔式电阻应变仪 电阻丝在外力作用

3、下发生机械变形时，电阻发生变化。这就是电阻 应变效应。描述电阻应变效应的关系式如下：R/R=K£ ,其中AR/R为 电阻丝的相对电阻变化，K为应变灵敏度系数，£幻/1为电阻丝的相 对长度变化。 电阻箔应变片是通过光刻、 刻蚀等工艺制成的应变敏感 元件。通过它， 在电桥的作用下，被测部件的应力状态的变化和电阻 电压比的变化被转换。 电桥的输出电压反映了相应的应力状态。 单臂 电桥的输出电压U02等于Ek £ /4电阻应变传感器的测量4.1实验原 理(1) DC 电桥从图1(a)的电桥电路可以看出，当电源电压为U时，其内阻为零，桥臂电阻为R1、R2、R3和r 4,负载

4、电阻为R根据等效电压源定理 负载电流与电桥各参数之间的关系可计算如下 ：1=(R1R4-R2R3)/R(R1+R2)(R3+R4)+R1R2(R3+R4)+R3R4(R1+R2)；(9-1-10)当 I=0 时形成桥平衡,其条件是R1 R4=R2 R3 或 R1/R2 二R3/R4 (9-1-11)平衡条件可以表示为桥相对于两臂的电阻的乘积相等,或相邻两臂 的电阻比相等。当应变片工作时, 其电阻变化通常很小, 相应的电桥输出电压也很小。为了推动检测或记录仪器工作,必须放大电桥的输出电压,因此,必须了解R/R与电桥输出电压之间的关系在一个四臂电桥中，如果只有 R1 是工作应变仪，由于应变引起的电阻变化是R1，而R2、R3和图 1 中的电桥电路R4 是一个固定电阻，那么这个电桥就叫做单臂电桥。 U0 是电桥的 输出电压，负载电阻r设为开路。桥式电路如图1(b)所示当没有应变 时，4R仁0,桥处于平衡状态，u0二0;如果应变仪受力产生应变， 当臂的电阻值为R1 + AR1时，电桥的输出电压U0为U0 = u(R1+R2)/(R1 + AR1+R2)-r3