1、電阻應(yīng)變式傳感器基本定義

電阻應(yīng)變式傳感器是一種用金屬彈性體將力轉(zhuǎn)換為電信號的功能元件。它通過粘貼在彈性體敏感表面的電阻應(yīng)變計及其以一定方式組成的電橋電路，在外加電源的激勵下，實現(xiàn)力-應(yīng)變-電阻-電信號變化四個轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)轉(zhuǎn)化的一種力敏感傳感器。由于電阻應(yīng)變式傳感器必須通過一定形態(tài)的機械構(gòu)件來實現(xiàn)力的傳遞，通過電阻應(yīng)變計來實現(xiàn)電信號的傳遞，從而達到力的測量，因此，電阻應(yīng)變式傳感器被人們稱為機電一體化器件。

2、電阻應(yīng)變式傳感器基本分類

人們對電阻應(yīng)變式傳感器的命名各種各樣，根據(jù)其結(jié)構(gòu)形式，應(yīng)變式傳感器可分為：平膜片式、平行梁式、柱式、橋式、懸臂梁式、雙梁式、輪幅式、壓力環(huán)式、板環(huán)式等。根據(jù)其用途可以分為：測力傳感器、稱重傳感器、壓力傳感器、引伸計、位移傳感器、扭矩傳感器、速度傳感器、高度傳感器、加速度傳感器等。

3、電阻應(yīng)變式傳感器應(yīng)變式傳感器的組成 

電阻應(yīng)變式傳感器主要由彈性體、應(yīng)變計、補償電路、電纜線、密封材料等幾部分組成，下面對這幾部分的功能加以簡單描述：

• （1）彈性體：力的采集元件，是應(yīng)變式傳感器的基本構(gòu)成部件；
• （2）應(yīng)變計：將力信號轉(zhuǎn)換為電阻值變化的敏感元件，是構(gòu)成應(yīng)變式傳感器的心臟元件；
• （3）補償電路：用于對傳感器的零點，輸出靈敏度等基本參數(shù)進行修正，以滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和用戶使用要求，是構(gòu)成傳感器的必要部分；
• （4）電纜線：用于將應(yīng)變計采集的信號輸出的載體，是構(gòu)成傳感器的必須部分；
• （5）密封材料：為保護傳感器的性能滿足設(shè)計要求，適應(yīng)外界環(huán)境的變化，刷涂，粘貼或封灌在傳感器敏感柵上的一些材料，主要目的是防止外界的灰塵，潮氣和有害氣體侵蝕傳感器，對產(chǎn)品性能造成影響和破壞。

4、電阻應(yīng)變式傳感器的電路原理 

電阻應(yīng)變式傳感器是通過彈性體來實現(xiàn)力的傳遞，通過粘貼于彈性體上的應(yīng)變計阻值的變化來實現(xiàn)力-電信號轉(zhuǎn)換，通過惠斯登電橋的放大作用將信號輸出。


 

圖 1電阻應(yīng)變式傳感器的基本電路圖

圖1是典型的惠斯登電橋，其計算分析過程為： U=U0 R3/（R2+R3）-U0R4/（R1+R4）

 =U0［R3（R1+R4）-R4（R2+R3）］/（R1+R4）（R2+R3）

 =U0（R1·R3-R2·R4）/（R1+R4）（R2+R3）

對其微分：

△U/U0 =（△ R 1/R1-△R2/R2+△R3/R3-△R4/R4）/4

根據(jù)應(yīng)變計原理：Kε= △R/R

△U/U0 =（Kε 1-Kε2+Kε3-Kε4）/4=K（ε1+ε3-ε4-ε2）/4

在上式中：U為傳感器輸出電壓；U0 傳感器輸入電壓，即供橋電壓；R1、R2、R3、R4 分別為各橋臂應(yīng)變計標(biāo)稱電阻值；K為電阻應(yīng)變計的靈敏系數(shù)；ε即為粘貼應(yīng)變計處彈性體的應(yīng)變量。如果R1=R2=R3=R4=R，那么 ε1=ε3=-ε4=-ε2=ε，則傳感器輸出△U/U0 =Kε。

以上可以看出，應(yīng)變式傳感器的輸出靈敏度△ U/U0是與輸入電壓無關(guān)的，只與彈性體的應(yīng)變有關(guān)，單位為ｍV/V。