电阻应变式传感器的工作原理及其应用

电阻应变式传感器的工作原理

应变式传感器是基于测量物体受力变形所产生应变的一种传感器，最常用的传感元件为电阻应变片。

应用范围：可测量位移、加速度、力、力矩、压力等各种参数。

应变式传感器特点

应变式传感器特点

①精度高，测量范围广；

②使用寿命长，性能稳定可靠；

③结构简单，体积小，重量轻；

④频率响应较好，既可用于静态测量又可用于动态测量；

⑤价格低廉，品种多样，便于选择和大量使用。

1、应变式传感器的工作原理

(1) 金属的电阻应变效应

金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着它所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化的现象，称为金属的电阻应变效应。

K0称为金属丝的灵敏系数，其物理意义是单位应变所引起的电阻相对变化。

。

公式简化过程：

由式可以明显看出，金属材料的灵敏系数受两个因素影响：

一个是受力后材料的几何尺寸变化所引起的，即项；另一个是受力后材料的电阻率变化所引起的，即项。对于金属材料项比项

小得多。大量实验表明，在电阻丝拉伸比例极限范围内，电阻的相对变化与其所受的轴向应变是成正比的，即K0为常数，于是可以写成：

通常金属电阻丝的K0=1.7～4.6。

通常金属电阻丝的K0=1.7～4.6。

(2) 应变片的基本结构及测量原理

l称为栅长(标距)，b称为栅宽(基宽)，b×l称为应变片的使用面积。应变片的规格一般以使用面积和电阻值表示，如3×20mm2，120Ω。

结构简介：

电阻丝应变片是用直径为0.025mm具有高电阻率的电阻丝制成的。为了获得高的阻值，将电阻丝排列成栅状，称为敏感栅，并粘贴在绝缘的基底上。电阻丝的两端焊接引线。敏感栅上面粘贴有保护作用的覆盖层。

电阻应变式传感器的应用：数显电子秤

（一）工作原理

数显电子秤电路原理如图所示，其主要部分为电阻应变式传感器R1及IC2、IC3组成的测量放大电路，和IC1及外围元件组成的数显面板表。传感器R1采用

E350~ZAA箔式电阻应变片，其常态阻值为350O。测量电路将R1产生的电阻应变量转换成电压信号输出。IC3将经转换后的弱电压信号进行放大，作为A／D转换器的模拟电压输入。IC4提供l．22V基准电压，它同时经R5、R6及RP2分压后作为A/D转换器的参考电压。3-1/2位A/D，转换器ICL7126的参考电压输人

正端，由RP2中间触头引入，负端则由RP3的中间触头引入。两端参考电压可对传感器非线性误差进行适量补偿。