電阻式傳感器種類繁多,應用廣泛,其基本原理就是將被測物理量的變化轉(zhuǎn)換成電阻值的變化,再經(jīng)相應的測量電路顯示或記錄被測量值的變化。
1.變阻器式傳感器
通過改變電位器觸頭集團,把位移轉(zhuǎn)換為電阻的變化。r=σι/a
靈敏度的計算方法。變阻器式傳感器的后接電路一般采用電阻分壓電路,將電阻的變化量轉(zhuǎn)化為電壓輸出。優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單,性能穩(wěn)定,使用方便。但是分辨率低,有噪聲。原因:電阻絲繞制不均勻,灰塵的影響,電刷接觸不良。
電阻應變片式傳感器。
2.金屬電阻應變片
1) 金屬的電阻應變效應
金屬導體在外力作用下發(fā)生機械變形時,其電阻值隨著它所受機械變形(伸長或縮短)的變化而發(fā)生變化的現(xiàn)象,稱為金屬的電阻應變效應。
2) 應變片的基本結(jié)構(gòu)及測量原理
1、3粘合層 2、基底 4、蓋片 5、敏感柵 6、引出線
電阻絲應變片是用直徑為0.025mm具有高電阻率的電阻絲制成的。為了獲得高的阻值,將電阻絲排列成柵狀,稱為敏感柵,并粘貼在絕緣的基底上。電阻絲的兩端焊接引線。敏感柵上面粘貼有保護作用的覆蓋層。
應變式傳感器是將應變片粘貼于彈性體表面或者直接將應變片粘貼于被測試件上。彈性體或試件的變形通過基底和粘結(jié)劑傳遞給敏感柵,其電阻值發(fā)生相應的變化,通過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化,即可測量應變。若通過彈性體或試件把位移、力、力矩、加速度、壓力等物理量轉(zhuǎn)換成應變,則可測量上述各量,而做成各種應變式傳感器。
3.半導體應變片
工作原理:基于半導體材料的壓阻效應,即單晶半導體材料在沿某一軸向受到外力作用時,其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。一般在壓力、溫度、光輻射作用下,其電阻率發(fā)生很大的變化。該類型的應變片靈敏度高,機械滯后小,橫向效應小,體積小。但是溫度穩(wěn)定性差,非線性誤差大。
4.電阻應變片的應用舉例
(1)直接用來測定結(jié)構(gòu)的應變或應力。
(2)將應變片貼于彈性元件上,作為傳感器使用。注意:動態(tài)測量中,應變片的上限測量頻率應在電橋激勵電源頻率的1/5到1/10以下。這是根據(jù)采樣定律得到的,其中電橋電路相當于產(chǎn)生調(diào)制波。
注意環(huán)境溫度對應變片的影響,要采用溫度補償措施,消除溫度變化造成的誤差。