电阻式传感器原理与应用
電阻式傳感器的基本原理:將被測非電量的變化轉(zhuǎn)變成電阻值的變化,通過測量電阻值達(dá)到測量非電量的目的。
電阻應(yīng)變式傳感器由彈性元件、電阻應(yīng)變片構(gòu)成。
當(dāng)彈性元件感受被測物理量時(shí),其表面產(chǎn)生應(yīng)變,粘貼在彈性元件表面的電阻應(yīng)變片的電阻值將隨著彈性元件的應(yīng)變而相應(yīng)變化。
電阻應(yīng)變片的工作原理是基于金屬的應(yīng)變效應(yīng)。
金屬絲的電阻隨著它所受的機(jī)械形變(拉伸或壓縮)的大小而發(fā)生相應(yīng)變化的現(xiàn)象稱為金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)
通常把單位應(yīng)變所引起的電阻值相對(duì)變化稱為電阻絲的靈敏系數(shù)K0
K0與金屬材料和電阻絲形狀有關(guān)
K0越大,單位縱向應(yīng)變所引起的電阻值相對(duì)變化越大,說明應(yīng)變片越靈敏。
金屬電阻應(yīng)變片分為:絲式應(yīng)變片、箔式應(yīng)變片和薄膜應(yīng)變片三種。
箔式電阻應(yīng)變片是利用照相制板或光刻腐蝕技術(shù)。
電阻應(yīng)變片必須被粘貼在試件或彈性元件上才能工作。
應(yīng)變片的靈敏系數(shù)K恒小于電阻絲的靈敏系數(shù)K0,應(yīng)變片中存在著橫向效應(yīng)。
應(yīng)變片的橫柵部分將縱向絲柵部分的電阻變化抵消了一部分,從而降低了整個(gè)電阻應(yīng)變片的靈敏度
敏感柵的縱柵越窄,越長,橫柵越寬,越短,橫向效應(yīng)的影響越小
溫度誤差及其補(bǔ)償
由于測量現(xiàn)場環(huán)境溫度改變而給測量帶來的附加誤差,稱為應(yīng)變片的溫度誤差。
產(chǎn)生溫度誤差的主要因素有:
溫度補(bǔ)償?shù)姆椒?#xff1a;
電橋補(bǔ)償法的優(yōu)點(diǎn)是簡單、方便,在常溫下補(bǔ)償效果好,其缺點(diǎn)是在溫度變化梯度較大的條件下,很難做到工作片與補(bǔ)償片處于溫度完全一致的情況,因而影響補(bǔ)償效果。
應(yīng)變片的自補(bǔ)償法,粘貼在被測位上的是一種特殊應(yīng)變片,當(dāng)溫度變化時(shí),產(chǎn)生的附加應(yīng)變?yōu)?或相互抵消?!獪囟茸匝a(bǔ)償應(yīng)變片。
選擇式自補(bǔ)償應(yīng)變片
雙金屬敏感柵自補(bǔ)償應(yīng)變片——組合式自補(bǔ)償應(yīng)變片
熱敏電阻補(bǔ)償法
消除非線性誤差——半橋差動(dòng)電路
粘貼應(yīng)變片時(shí),使兩個(gè)應(yīng)變片一個(gè)受拉,一個(gè)受壓,應(yīng)變符號(hào)相反,工作時(shí)將兩個(gè)應(yīng)變片接入電橋的相鄰兩臂。
半橋差動(dòng)電路不僅能消除非線性誤差,而且還使電橋的輸出靈敏度比單臂工作時(shí)提高了一倍,同時(shí)還能起溫度補(bǔ)償?shù)淖饔谩?/p>
總結(jié)
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