第二节 电阻式传感器

     一.变阻器式传感器(电位差计式)
     定义:通过改变电位器触头位置,把位移转换为电阻的变化。
     分类:(1)直线位移型(2)角位移型(3)非线性型

     a) 直线位移型 导线分布均匀,传感器输出(电阻)与输入(位移)成线性关系。
     b) 角位移型 传感器输出(电阻)与输入(位移)成线性关系。
     c) 非线性型 其骨架形状根据所要求的输出f (x) 来确定。
     优点:(1)结构简单? (2)性能稳定 (3)使用方便
     缺点:(1)分辨力不高(2)躁声较大


     二.电阻应变式传感器
     应用范围:测量力、应变、位移、加速度、扭矩等
     分类:(1)金属应变片式 (2)半导体应变式
     特点:(1)体积小(2)动态响应快(3)测量准确高(4)使用方便
     1、金属电阻应变片
     (1)把直径为0.025mm的康铜或镍铬合金丝,粘贴在绝缘的基片和覆盖层之间,由引出导线接于电路上。
     (2)用栅状金属箔片代替栅状金属丝。用光刻技术制造,其线条均匀,尺寸准确,阻值一致性好。箔片约厚1~10 μm。
     工作原理:应变片用特制胶水粘固在弹性元件或要测量变形的物体表面上,在外力作用下,电阻丝随该物体一起变形,其阻值发生相应变化。
   
     表明电阻相对变化率与应变成正比。比值 Sg称为应变系数或灵敏度。
   
     制造中 Sg在1.7~3.6之间,几种常用电阻丝材料物理性能见资料,一般市场上电阻应变片标准为 60,120,350,600,1000 Ω等。
     2、半导体应变片
     工作原理:基于半导体材料的压阻效应——单晶半导体材料在外力作用下,其电阻率ρ变化。根据式(3-8),(1+2γ)ε项是由几何尺寸变化引起的,λEε是由电阻率变化引起的,就半导体而言,后者影响大于前者。
     优点: 灵敏度高
     缺点:(1)温度稳定性差(2)灵敏度分散度大(由于晶向杂质等因数)(3)非线性大
     3、电阻应变片传感器应用
     (1)直接用来测定结构的应变或应力,如研究机械、桥梁等某些构件在工作状态下的受力、变形情况。
     (2)将应变片贴在弹性体上,作为测量力、位移、加速度等物理参数。各种传感器从本质上讲均为受力,产生弹性变形,导致电阻应变片阻值发生变化,再经二次仪表转换为电压(或电流)信号输出。