文档介绍：电阻式传感器
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第一节 应变式传感器的结构和工作原理 第二节 应变式传感器的测量电路 第三节 应变式传感器的应用
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第一节 应变式传感器
目前自动测力或称重中应用最普遍的是应变式传感器，应变式传感器有下列优点：
，线性度好，灵敏度高
，寿命高
，体积较小应用灵活
应变式传感器除可用于测量力参数外，还可用于测量加速度，振幅等其他物理量。
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应变式传感器是利用金属的电阻应变效应，将被测量转换为电量输出的一种传感器。
一、工作原理
（一）金属的电阻应变效应
当金属丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化。
取一根长度为L，截面积为S，电阻率为 的金属丝，未受力时其电阻R为
（2 -1）
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当电阻丝受到拉力F作用时, 将伸长ΔL, 横截面积相应减小ΔS, 电阻率将因晶格发生变形等因素而改变Δρ, 故引起电阻值相对变化量为
式中ΔL/L是长度相对变化量, 用应变ε表示
ΔS/S为圆形电阻丝的截面积相对变化量, 即
（2 -2）
（2 -3）
（2 -5）
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由材料力学可知, 在弹性范围内, 金属丝受拉力时, 沿轴向伸长, 沿径向缩短, 那么轴向应变和径向应变的关系可表示为
式中: μ——电阻丝材料的泊松比, 负号表示应变方向相反。
（2-5）
将式（2 - 3）, 式（2 - 5）代入式（2 - 2）, 可得
或
（2-6）
（2-7）
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通常把单位应变能引起的电阻值变化称为金属电阻丝的灵敏度系数。其物理意义是单位应变所引起的电阻相对变化量, 其表达式为
（2-8）
（2-9）
因此
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灵敏度系数K受两个因素影响
一是应变片受力后材料几何尺寸的变化， 即1+2μ
二是应变片受力后材料的电阻率发生的变化， 即（∆ρ/ρ）/ε。
对金属材料：1+2μ＞＞(∆ ρ/ρ)/ε
对半导体材料：(∆ ρ/ρ)/ε＞＞1+2μ
大量实验证明，在电阻丝拉伸极限内， 电阻的相对变化与应变成正比，即K为常数。
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用应变片测量时，将其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，这是用来直接测量应变。
通过弹性敏感元件将位移、力、力矩、加速度、压力等物理量转换为应变，则可用应变片测量上述各量，而做成各种应变式传感器。
(二)应变片的基本结构及测量原理
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（1）敏感栅
感受应变，并将应变转换为电阻的变化。敏感栅有丝式、 箔式和薄膜式三种。
（2）基底
绝缘及传递应变。测量是应变片的基底提高粘结剂粘在试件上，要求基底准确地把试件应变传递给敏感栅。同时基片绝缘性能要好，否则应变片微小电信号就要漏掉。
由纸薄、胶质膜等制成。
（3）粘结剂
敏感栅与基底、基底与试件、基底与覆盖层之间的粘结。
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