力學(xué)傳感器

力學(xué)傳感器的種類(lèi)繁多,如電阻應(yīng)變片壓力傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器等。但應(yīng)用最為廣泛的是壓阻式壓力傳感器,它具有極低的價(jià)格和較高的精度以及較好的線(xiàn)性特性。

在了解壓阻式壓力傳感器時(shí),我們首先認(rèn)識(shí)一下電阻應(yīng)變片這種元件。電阻應(yīng)變片是一種將被測(cè)件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成為一種電信號(hào)的敏感器件。它是壓阻式應(yīng)變傳感器的主要組成部分之一。電阻應(yīng)變片應(yīng)用最多的是金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩種。金屬電阻應(yīng)變片又有絲狀應(yīng)變片和金屬箔狀應(yīng)變片兩種。通常是將應(yīng)變片通過(guò)特殊的粘和劑緊密粘合在產(chǎn)生力學(xué)應(yīng)變基體上,當(dāng)基體受力發(fā)生應(yīng)力變化時(shí),電阻應(yīng)變片也一起產(chǎn)生形變,使應(yīng)變片的阻值發(fā)生改變,從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。這種應(yīng)變片在受力時(shí)產(chǎn)生的阻值變化通常較小,這種應(yīng)變片組成應(yīng)變電橋,并通過(guò)后續(xù)的儀表放大器進(jìn)行放大,再傳輸給處理電路(通常是A/D轉(zhuǎn)換和cPu)顯示或執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

金屬電阻應(yīng)變片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

它由基體材料、金屬應(yīng)變絲或應(yīng)變箔、絕緣保護(hù)片和引出線(xiàn)等部分組成。根據(jù)不同的用途,電阻應(yīng)變片的阻值可以由設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì),但電阻的取值范圍應(yīng)注意:阻值太小,所需的驅(qū)動(dòng)電流太大,同時(shí)應(yīng)變片的發(fā)熱致使本身的溫度過(guò)高,不同的環(huán)境中使用,使應(yīng)變片的阻值變化太大,輸出零點(diǎn)漂移明顯,調(diào)零電路過(guò)于復(fù)雜。而電阻太大,阻抗太高,抗外界的電磁干擾能力較差,一般均為幾十歐至幾十干歐左右。

電阻應(yīng)變片的工作原理

金屬電阻應(yīng)變片的工作原理是吸附在基體材料上應(yīng)變電阻隨機(jī)械形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn)象,俗稱(chēng)為電阻應(yīng)變效應(yīng)。

我們以金屬絲應(yīng)變電阻為例,當(dāng)金屬絲受外力作用時(shí),其長(zhǎng)度和截面積都會(huì)發(fā)生變化,其電阻值即會(huì)發(fā)生改變。假如金屬絲受外力作用而伸長(zhǎng)時(shí),其長(zhǎng)度增加,而截面積減少,電阻值便會(huì)增大。!金屬絲受外力作用而壓縮時(shí),長(zhǎng)度減小而截面加,電阻值則會(huì)減小。只要測(cè)出加在電阻的變f(通常是測(cè)量電阻兩端的電壓),即可獲得應(yīng)變j屬絲的應(yīng)變情況。陶瓷壓力傳感器

抗腐蝕的陶瓷壓力傳感器沒(méi)有液體的傳遞,后力直接作用在陶瓷膜片的前表面,使膜片產(chǎn)生微的形變,厚膜電阻印刷在陶瓷膜片的背面,連接一個(gè)惠斯通電橋(閉橋),由于壓敏電阻的壓阻競(jìng)應(yīng),使電橋產(chǎn)生一個(gè)與壓力成正比的高度線(xiàn)性、土激勵(lì)電壓也成正比的電壓信號(hào),標(biāo)準(zhǔn)的信號(hào)根據(jù)口力量程的不同標(biāo)定為2.0/3.0/3-3 mV/V等,可以雨應(yīng)變式傳感器相兼容。通過(guò)激光標(biāo)定,傳感器具有很高的溫度穩(wěn)定性和時(shí)間穩(wěn)定性,傳感器自帶溫度補(bǔ).redo~70℃,并可以和絕大多數(shù)介質(zhì)直接接觸。

陶瓷是一種公認(rèn)的高彈性、抗腐蝕、抗磨損、抗沖擊和振動(dòng)的材料。陶瓷的熱穩(wěn)定特性及它的厚膜電阻可以使它的T作溫度范圍高達(dá)一40~1 35℃,而且具有測(cè)量的高精度、高穩(wěn)定性。電氣絕緣程度大于2kV,輸出信號(hào)強(qiáng),長(zhǎng)期穩(wěn)定性好。高特性、低價(jià)格的陶瓷傳感器將是壓力傳感器的發(fā)展方向,在歐美國(guó)家有替代諸多類(lèi)型傳感器的趨勢(shì),在中匡越來(lái)越多的用戶(hù)使用陶瓷傳感器替代擴(kuò)散硅壓力傳感器。

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