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电阻式传感器是一种将非电量参数(如压力、拉力、权力、位移等)的变化转变为电阻值变化的传感器。 电阻式传感器按工作原理可分为电位器式电阻传感器、应变式电阻传感器、热敏电阻传感器和气敏电阻传感器。 应变式电阻传感器是一种能将机械构件上应变的变化转换为电阻变化的传感元件。引起机械构件应变的可以是压力、荷重、扭力等。 1、概念 导体或半导体材料在外界力的作用下，会产生机械变形，其电阻值也将随着发生变化——应变效应。 电阻应变式传感器主要由电阻应变片及测量转换电路等组成。 2、电阻的应变灵敏系数 当沿金属丝的长度方向作用均匀拉力（或压力）时，上式中ρ、r、l都将发生变化，从而导致电阻值R发生变化。 ε=dl/l—电阻丝长度得相对变化量，纵向应变量 εr=dD/D—横向应变 μ—材料得泊松系数，不同金属的μ不同，0.3～0.5之间，纵向应变和横向应变之间的比例系数； 得到下式： 二、电阻应变片的结构1、金属应变片 金属丝式、箔式、薄膜式 金属丝式：使用最早，将金属丝按图示形状弯曲后用粘合剂贴在衬底上而成，基底可分为纸基，胶基和纸浸胶基等。电阻丝两端焊有引出线，使用时只要将应变片贴于弹性体上就可构成应变式传感器。 结构简单（下页图） 价格低 强度高 允许通过的电流较小 测量精度较低，适用于测量要求不很高的场合使用。 电阻敏感元件不是金属丝而是用光刻、腐蚀等工艺制成的一种很薄的金属箔栅，箔栅厚一般在0.003～0.01mm之间，箔材表面积大，散热条件好。 允许通过较大的电流 灵敏度系数较高 可根据需要制成任意形状，适合批量生产 2、半导体应变片 半导体应变片是利用半导体材料的压阻效应而制成的一种纯电阻性元件。 对一块半导体材料的某一轴向施加一定的载荷而产生应力时，它的电阻率会发生变化，这种物理现象称为半导体的压阻效应。 b)薄膜型半导体应变片:利用真空沉积技术将半导体材料沉积在带有绝缘层的试件上而制成。 c)扩散型半导体应变片:将P型杂质扩散到N型硅单晶基底上，形成一层极薄的P型导电层，再通过超声波和热压焊法接上引出线就形成了。一种应用很广的半导体应变片。 半导体应变片特点： 基于半导体的“压阻效应” 体积小、灵敏度高，可测微小应变、机械滞后小 微应变（1με），ε=0.000001时，工程中常表示为1×10－6 or 1μm/m，在应变测量中常称为一个微应变。 温度稳定性差、非线性严重 三、电阻应变传感器测量电路 1、电桥测量电路的分析 四个桥臂由电阻R1～R4组成，AC端接直流电压U，BD端输出电压U0。若电桥负载RL为无穷大，电桥输出端相当于开路，只能输出电压信号，称为电压输出： 电桥平衡条件: 相邻两臂电阻的比值应相等, 或相对两臂电阻的乘积相等。 （1）单臂电桥 R1～R4中只有一个电阻为应变片，例如R1。 ΔR1=ΔR,ΔR2=ΔR3=ΔR4=0, 初始 R1=R2=R3=R4 （2）对称电桥（半桥） R1=R2；R3=R4 电源左右两边对称 两臂接入应变片，R1纵向应变ε，R2横向应变εr；R3、R4固定电阻 （3）非对称电桥 应变R1=R4、固定R2=R3； 且R2/R1=R3/R4=a 对称电桥是非对称电桥的特例 （4）全等电桥（全桥、差动全桥）  R1=R2=R3=R4（均为应变片） R1、R3：ε纵应变； R2、R4：εr横应变 全桥时的电压灵敏度最高，为最常用一种桥路。 ※ 电阻应变器测量电桥的结论 产生相同应变的应变片，不能接在相邻桥臂。 例：全桥， R1、R2－ε；R3、R4－εr。 R1～R4桥臂中串接产生相同的应变片Rˊ1～Rˊ4 ，可提高电桥电压灵敏度。 其他结论 温度补偿 半桥、全桥温度自补偿 非线性补偿 RL为有限值的输出电压（戴维南定理） 电桥电源采用直流电源，其优点是电源稳定度高，连接导线要求低，电桥平衡电路简单。缺点是直流放大器复杂，有零漂，且易引入外界的工频干扰。应变电桥现在多采用交流电桥。 例4-2 额定载荷为4t得圆柱形电阻应变传感器，展开图如图。未受载荷时四片应变片阻值均是120Ω，允许功耗208.35mW，传感器电压灵敏度kU＝0.008V/V，应变片灵敏度系数k＝2。 画出桥路接线电路 求桥路供桥电压 载荷4t和2t时，桥路输出电压分别是多少？ 载荷2t时， R1～R4的阻值分别为多少？ 解：1） 2）供桥电压U，每一应变片承受U/2。 （四）电阻应变传感器的应用 （一）测力传感器 我国BLR－1型电阻应变式拉压力传感器、BHR型荷重传感器都采用这种结构。其量程在0.1～100吨之间。在火箭发动机试验时，台架承受的载荷多用实心结构的传感器，其额定载荷可达数千吨。 2、悬臂梁式弹性元件 它适于测量