電子課件《傳感器應用技術》B02964152

1、第五章 力傳感器第二節(jié) 電阻應變片式力傳感器電阻應變片（簡稱應變片）傳感器的作用是利用電阻應變片（或彈性敏感元件）將應變或應變力轉換為電阻的傳感器，其核心是電阻應變片。電阻應變片傳感器由電阻應變片和測量電路兩大部分組成。一、電位器式位移傳感器1.工作原理電阻應變片的典型結構如圖所示。 1-引線；2-覆蓋層；3-基片；4-電阻絲式敏感柵金屬電阻應變片結構一、電位器式位移傳感器把應變片粘貼于所需測量變形物體表面，敏感柵隨被測體表面變形而使電阻值改變，測量電阻的變化量可得知變形大小。由于應變片具有體積小、使用簡便、測量靈敏度高，可進行動、靜態(tài)測量，精度負荷要求，因此廣泛應用于力、壓力、力矩、位移等物

2、理量的測量。電阻應變片式傳感器是利用了金屬盒半導體材料的“應變效應”。金屬盒半導體材料的電阻值隨它承受機械變形大小而發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為“應變效應”。二、應變片的結構類型、形式1.應變片的結構類型常用的電阻應變片有兩大類，即金屬電阻應變片和半導體應變片。前者可分為金屬絲式、箔式、薄膜式三種。如圖所示為幾種不同類型的電阻應變片示意圖。電阻應變片的結構二、應變片的結構類型、形式2、電阻應變片的主要參數(shù)（1）應變片的電阻值（R0）（2）絕緣電阻值（R）（3）靈敏度系數(shù)（K）（4）機械滯后（5）允許電流（6）應變極限（7）零漂和蠕變二、應變片的結構類型、形式3.應變片的粘貼工藝應變片是通過粘合劑粘貼在試

3、件上，粘貼質量直接影響應變測量的精度，必須十分注意。應變片的粘貼工藝如下：（1）應變片的檢查與選擇首先要對采用的應變片進行外觀檢查，觀察應變片的敏感柵是否整齊、均勻，是否有銹斑及短路和折彎等現(xiàn)象；其次要對選用的應變片的阻值進行測量，阻值選取合適將對傳感器的平衡調整帶來方便。二、應變片的結構類型、形式（2）試件的表面處理為了獲得良好的黏合強度，必須對試件表面進行處理，清除試件表面雜質、油污及疏松層等。一般的處理辦法可采用砂紙打磨，較好的處理方法是采用無油噴砂法，這樣不但能得到比拋光更大的面積，而且可以獲得質量均勻的結構。為了表面的清潔，可用化學清洗劑（如氯化碳、丙酮、甲苯等）進行反復清洗，也可采

4、用超聲波清洗。值得注意的是，為了避免氧化，應變片的粘貼應盡快進行。如果不立刻貼片，可涂上一層凡士林暫作保護。（3）底層處理為了保證應變片能牢固的貼在試件上，并具有足夠的絕緣電阻，改善膠接性能，可在粘貼位置涂上一層底膠。二、應變片的結構類型、形式（4）貼片在應變片上標出敏感柵的縱、橫向中心線，在試件上按照測量要求畫出中心線。要求精密時可用光學投影的方法來確定位置。確定好位置后，將應變片對準劃線位置迅速貼上，然后蓋一層玻璃紙，用手指或膠輥加壓，擠出氣泡及多余的膠水，保證膠層盡可能薄且均勻，加壓時注意防止應變片錯位。（5）固化黏合劑的固化是否完全，直接影響到膠的物理學性能。關鍵是要掌握好溫度、時間和

5、循環(huán)周期。無論是自然干燥還是加熱固化，都要嚴格按照工業(yè)規(guī)范進行。為了防止強度降低、絕緣破壞及電化腐蝕，在固化后的應變片應涂上防潮保護層，防潮層一般可采用稀釋的黏合膠。二、應變片的結構類型、形式（6）粘貼質量檢查首先從外觀上檢查粘貼位置是否正確，黏合層是否有氣泡、漏黏、破損等；然后是測量應變片敏感柵是否有斷路或短路現(xiàn)象以及測量敏感柵的絕緣電阻。（7）引線焊接與組橋連線檢查合格后即可焊接引出導線，引線應適當加以固定。應變片之間通過粗細合適的漆包線連接組成橋路。連接長度應盡量一致，且不宜過多。三、測量轉換電路及應用1.電阻應變片式傳感器的測量電路電阻應變式傳感器應變電阻的變化是及其微弱的，通常采用惠

6、斯通電橋電路進行測量，將電阻相對變化R/R轉換為電壓或電流的變化，再用測量儀表或電阻應變式傳感器專用測量電路便可以簡單方便地進行測量?；菟雇姌蛉鐖D所示。三、測量轉換電路及應用在測量電路中，應變片接入電橋可以有以下幾種形式：（1）單臂半橋電路如圖所示，R1為應變片，其余各橋臂電阻為固定電阻，稱為單臂半橋電橋電路。單臂半橋電橋電路 三、測量轉換電路及應用（2）雙臂半橋電橋電路如圖所示，在電橋中接入了兩片應變片，其余橋臂為固定電阻，稱為雙臂半橋電橋電路。這種電路可以有兩種接入方式。a)接入方式1；b)接入方式2 雙臂半橋電橋電路三、測量轉換電路及應用（3）全橋電路電橋的四壁全部接入應變片稱為全橋電路。若四片應變片完全相同，如圖5-15所示，其中R1、R