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電阻式傳感器分類

電阻式傳感器根據(jù)制作材料的不同，電阻應(yīng)變片通常分為金屬電阻應(yīng)變片和半導體應(yīng)變片兩大類：金屬電阻應(yīng)變片就是利用金屬電阻的應(yīng)變效應(yīng)原理制成的，而半導體應(yīng)變片則是利用半導體材料的壓阻效應(yīng)原理制成，因此應(yīng)用半導體應(yīng)變片的電阻式傳感器通常又稱為壓阻式傳感器.

電阻式傳感器工作原理

導體或半導體材料在受到外界力(拉力或壓力)作用時，將產(chǎn)生機械變形，機械變形會導致其電阻值變化，這種因形變而使其電阻值發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為“應(yīng)變效應(yīng)”。

設(shè)有一根電阻絲，如圖2.11所示，它在未受力時的初始電阻為

式中 ρ——電阻絲的電阻率；

l ——電阻絲的長度；

S——電阻絲的截面積。

圖2.11 金屬絲伸長后幾何尺寸變化

設(shè)電阻絲在外力F的作用下被拉伸(或壓縮)，則其ρ、l 、S均發(fā)生變化，變化量分別為dρ、dl、dS，電阻值相應(yīng)變化為dR，由多元函數(shù)微分得

dR = ∂R dl + ∂R dS + ∂R dρ

∂l ∂S ∂ρ= ρ dl −ρ dS + l dρ (      2-23)
用相對變化表示式(2-23)得
dR = dl − dS + dρ          (2-24)

實驗證明，電阻絲及應(yīng)變片的電阻相對變化量dR ¤ R與材料力學中的軸向應(yīng)變e的關(guān)系在很大范圍內(nèi)是線性的，即 

dR/ R=Kε

K—電阻應(yīng)變片的靈敏度

一下列舉幾種應(yīng)變片的技術(shù)指標

四、測量電路

應(yīng)變片將應(yīng)變的變化轉(zhuǎn)換成電阻相對變化ΔR/R，要把電阻的變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流的變化，才能用電測儀表進行測量。電阻應(yīng)變片的測量線路多采用交流電橋(配交流放大器)，其原理和直流電橋相似。直流電橋比較簡單，因此首先分析直流電橋，如圖所示。當電源E為電勢源，其內(nèi)阻為零時，可求出檢流計中流過的電流Ig與電橋各參數(shù)之間的關(guān)系為

式中  Rg為負載電阻，因而其輸出電壓Ug為

當R1R4=R2R3時，Ig=0，Ug=0，即電橋處于平衡狀態(tài)。

若電橋的負載電阻Rg為無窮大，則B、D兩點可視為開路，上式可以化簡為

設(shè)R1為應(yīng)變片的阻值，工作時R1有一增量ΔR，當為拉伸應(yīng)變時，ΔR為正；壓縮應(yīng)變時，ΔR為負。在上式中以R1+ΔR代替R1，則

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