第2章电阻应变式传感器及其应用

第2章

电阻应变式传感器及其应用

也阻式传感苦苦的基本D;lJ!l!必将被测的非电量转变成咆脏l值 ， 通过测量电阻也沾别测f在

~~r且量的日的.这类传感哥哥(}

绍咆阻应变片和压阻式传感糠的原理和应用 .热电阻式传.21在第 7 章介绍.

2. 1

应变式传感器

金属电阻应灾片工 作原理

2. 1. 1

也随应变片的工作原就必基于金属的应变效应.金Jpj丝的电阻值随着它所受的饥饿形

变{位伸或压缩〉的大小而且之生相应变化的现象称为金属的电阻应变效应.

1.金属 电阻应变效应

低为 哺商驭为 A、电阻事为 p 的金属或半导体丝，也JIll R~p 去 ， 如图 2 - J. 制电

丝在朝1 向受到应力的作用.~阻侦将发生变化.假设KI.

感受化句，而引起电阻变化 t:..R •对 R = ρ 去作全微分·则

t:..R = ð.l_ 坠 +皇e

R 1 A ' P

(2 -

1)

在---在----三----二2252(0) -.仁

卡副斗

回 1- 1 金属导线的电阻应变舷应

J

←-- 1 一…--t

~也随丝为圆形截剧，:cr价为 d. 贝1)

垒:1=旦旦 A d

(2 - 2) (2 - 3)

全ß ~ ~(l +2俨 ,,) +且{! - ~t;t R 1 p ~ 1

p =一旦l!!:( 材料的消松系如

t:.l/ 1

式中 g

(2 - 4)

k.

= 告?=l +2μ + 错?

(2 - 5)

第 Z辈

电题应变式传~器及其应用

13

k.为单根导电丝的;是敏系敛.表示当发生应当E时 ，其电阻变化事与其应变的比值。幻的

大小由两个因素引起:一个是由于导电丝的几何尺寸的改变所引起，由(1 +2μ〉项表示 5 另 一个是导电丝受力后，材料的电阻率 p 发生变化而引起.自〈句'/p)/( t:.l/l) 项表示.

引用于=札其中应为 T=Eε =E 字，何表示压阪系数， ε = t:.l叫应变·则有

ko

= 咛ß

=

1 + 2μ + nE

(2-6)

对金属米说，πE 很小，可忽略不计， μ= O. 25 - 0. 5. 故1

X IO" Pa ，则 πE 部 50 - 100 ，故 0 + 2μ〉可以忽略不计. 可见，半导体灵敏度斟比金属大

50-1∞倍. 2. 应变计的直在构与分类

电阻应变片种类繁多，但基本构造大体相同，如剧 2 - 2 所示，阁中 t 称为应变汁的标

距，也称(基〉栅长 ， a 称为(基〉栅宽 • LXa 称为应变计的使用部积.

工声三气 þ

回 1- 1 电阻应变计构造筒圄

1一敏感栅， 2一基Joh3一直血片(BP保护片)， 4-弓 | 线

敏感栅是应变片的核心部分.它粘贴在绝缘的基片上，其上再粘贴远保妒作用的覆盖

层 ，两端焊接引出导线 . 常用金属应变片的敏感栅有丝式、?自式、薄膜式等. (1)丝式应变计 丝式应变讨是级早应用

的品种.金属丝弯曲部分可做成回弧、锐角或直角，如图 2-3 所示.弯曲部分做成回弧(0)型是最早帘'用的}种形式，创作简单但横向效应较大. t.f.角 (H) 理两端用较粗的镀银铜辈革焊接，横向效应相对校小，但制作工艺复杂 ，将逐渐被横 向效 应小、其他穷而性能更优越的街式应变计所代替。

(a)υ 型 回 2-3

(b) V型

金属锺式应变计常见形式

{叶 M 型

(2)1自式应变计 ?自式应变tl 的线栅是通过光刻、腐蚀等工艺制成很薄的金属薄栅〈厚度一艘在 0. 003-

0.01

mm入图 2-4 画出了几仲销式应变计.