一文读懂电阻式传感器

Question

如题所述

Answer 1

电阻式传感器是用于将各种物理量转化为电阻参数变化并最终输出电压或电流信号的装置。它们广泛应用于冶金、电力、交通、石化、商业、生物医学和国防等多个领域，如自动称重、过程检测和生产过程自动化。这些传感器结构简单、性能稳定、成本低廉，且应用范围广泛，因材料和物理原因的不同，形成了多种多样且功能各异的传感器。

电阻式传感器的优缺点及金属电阻应变片的工作原理，涉及到电阻的非线性、输出信号的弱化、材料性能的稳定性、以及外界干扰的影响。金属电阻应变片的工作原理基于电阻应变效应，即在力的作用下，导体或半导体材料产生机械形变，导致电阻值发生变化。应变片的结构包括敏感栅、基底、引线和盖层，其要求应变灵敏度系数大、电阻率高、温度系数小、易于焊接、抗氧化耐腐蚀。金属电阻应变片又分为金属丝式和金属箔式，后者因工艺优势具有更好的尺寸准确性和电阻一致性。

电阻应变式传感器的测量电路分为直流电桥电路和交流电桥电路，其中交流电桥电路更适用于应变电桥输出的微弱信号放大。电桥的调平衡是确保测量电路稳定运行的关键，直流电桥通常采用串联或并联电位器法，而交流电桥则常用阻容调平衡法。

电阻应变式传感器的粘贴是确保其与被测件有效交互的关键步骤，粘结剂的选择需考虑材料性能、粘接力、剪切弹性模量、电绝缘性以及耐湿、耐油、耐老化、动态应力测量时的耐疲劳等特性。应变片的粘贴步骤包括检查与选择、表面处理、底层处理、贴片、固化和质量检查。

电阻应变式传感器的应用广泛，包括测力、压力、位移、加速度、扭矩等物理量的测量。应变片式传感器具有应用范围广、分辨率高、结构轻小、环境适应性强、频率响应好等特点，适用于各种测量需求。在具体应用中，例如测力传感器、压力传感器、应变式位移传感器和应变式加速度传感器等，均能提供准确、稳定的测量结果。

压阻式传感器是基于半导体材料的压阻效应，其灵敏度高、分辨率好、体积小，主要用于压力、加速度和载荷等参数的测量。压阻式传感器根据其制作方式分为体型、薄膜型和扩散型，每种类型都有其独特优势。压阻式传感器的工作原理基于半导体材料在轴向力作用下电阻率的变化，通过电桥输出信号反映被测量的物理量。

压阻式传感器的应用主要体现在压力测量、液位测量和加速度测量等方面。硅压阻式压力传感器、投入式液位传感器和加速度测量传感器均能提供准确、可靠的测量结果。随着集成化技术的发展，集成化、多功能化和智能化的压阻式集成化传感器被广泛应用，进一步提高了测量精度和稳定性。