第二章电阻式传感器.ppt

、敏感栅、覆盖层、引出线等组成。它的基本结构如图2-1所示。基底——保持电阻丝固定的形状、尺寸和位置。一般为纸或胶片物质,~。敏感栅——实现应变(长度的相对变化)—电阻转换的敏感元件。其电阻值一般在100以上。覆盖层——用纸、胶做成覆盖在电阻丝上的保护层,起防潮、防蚀、防损等作用。引线——它起着敏感栅与测量电路之间的过渡连接和引导作用。根据敏感栅材料的不同,应变片主要分为金属电阻应变片和半导体应变片两大类。、箔式和薄膜式3种,结构如图2-2所示。(1)丝式应变片如图2-2(a)所示,它是将金属丝按图示形状弯曲后用黏合剂贴在衬底上而成,基底可分为纸基、胶基和纸浸胶基等。电阻丝两端焊有引出线,使用时只要将应变片贴于弹性体上就可构成应变式传感器。它结构简单,价格低,强度高,但允许通过的电流较小,测量精度较低,适用于对测量要求不很高的场合。(2)箔式应变片此类应变片的敏感栅是通过光刻、腐蚀等工艺制成。~,它的结构如图2-2(b)所示。箔式应变片相对于丝式应变片其面积大,散热性好,允许通过较大的电流。由于它的厚度薄,因此具有较好的可绕性,灵敏度系数较高。箔式应变片还可以根据需要制成任意形状,适合批量生产。(3)金属薄膜应变片它是采用真空蒸镀或溅射式阴极扩散等方法,在薄的基底材料上制成一层金属电阻材料薄膜以形成应变片。这种应变片有较高的灵敏度系数,允许电流密度大,工作温度范围较广。它是近年来薄膜技术发展的产物。,它的电阻率会发生变化,这种物理现象称为半导体的压阻效应。半导体应变片是利用半导体材料的压阻效应而制成的一种纯电阻性元件,如图2-3所示。半导体应变片有以下几种类型:(1)体型半导体应变片这是一种将半导体材料硅或锗晶体按一定方向切割成的片状小条,经腐蚀压焊粘贴在基片上而成的应变片。(2)薄膜型半导体应变片这种应变片是利用真空沉积技术将半导体材料沉积在带有绝缘层的试件上而制成。(3)扩散型半导体应变片将P型杂质扩散到N型硅单晶基底上,形成一层极薄的P型导电层,再通过超声波和热压焊法接上引出线,就形成了扩散型半导体应变片。,它的电阻值也相应地发生变化,这一物理现象称为电阻应变效应。,设有一根长度为L、横截面积为A、电阻率为ρ的金属丝,从物理学的知识,我们知道其电阻值R为当沿金属丝的长度方向均匀受力时,上式的L、A、ρ都将发生变化,从而导致电阻值R发生变化。利用材料力学的知识,通过理论上的公式推导,并经过大量的实验证明,可以得到:电阻丝电阻的相对变化ΔR/R与ΔL/L的关系在很大范围内是线性的,即上式中的ΔL/L通常简写为,称为电阻丝的轴向应变,,称为电阻单丝的灵敏度。从上式可以看出,应变与电阻变化率呈线性关系。使用应变片测量时,通常将其粘贴在被测对象表面上。当被测对象受力变形时,应变片的敏感栅也随同变形,其电阻值发生相应变化,通过转换电路转换为电压或电流的变化,这样就能直接测量被测对象的应变。通过弹性敏感元件,可以将位移、力、力矩、加速度、压力等物理量转换为应变,从而可用应变片测量上述各量,而做成各种应变式传感器。。上一页下一页返回