电阻应变传感器原理与应用

"微应变με-自动检测技术及应用（第2版）课件，主要涵盖了电阻传感器，特别是第二章第一节电阻应变传感器的内容。讨论了应变效应、电阻应变片的原理、结构、种类以及应用，还包括测量转换电路、非平衡电桥、压阻传感器、荷重传感器、扭矩传感器和压阻式固态压力传感器等。" 详细知识点： 1. **应变效应**：这是指材料在外力作用下产生机械变形，导致其电阻值发生变化的现象。对于金属材料，受力后产生的轴向应变不应超过1×10^-3，以防止材料超出极限强度导致非线性或断裂。 2. **电阻应变片**：是电阻传感器的核心部分，其电阻值会随材料应变而改变。应变片的结构包括引出线、覆盖层、基底和电阻丝，其中金属丝受力拉伸时，长度增加、截面积减小，电阻增大。 3. **应变片工作原理**：应变片的电阻变化与应变成比例，这一比例系数称为灵敏度K，对于金属材料约为2，而对于半导体材料，灵敏度可以比金属材料大50至200倍。 4. **非平衡电桥**：在测量应变片时，常使用非平衡电桥来放大微小的电阻变化。非平衡电桥可以通过调零和温度补偿来提高测量精度，抵消环境因素的影响。 5. **测量转换电路**：电阻应变片的信号需要通过测量转换电路进行放大和处理，以便后续的信号分析和数据读取。 6. **压阻传感器**：利用半导体材料的压阻效应，当材料受到压力时，电阻率发生变化，进而转换为电信号。N型和P型硅的压阻系数不同，使得它们在受力时表现出正负灵敏度。 7. **荷重传感器、扭矩传感器**：这些是利用应变片原理设计的传感器，用于测量重量、力矩等物理量。荷重传感器常见于汽车衡等场合，扭矩传感器则用于检测旋转或扭转力。 8. **压阻式固态压力传感器**：这种传感器利用半导体材料的压阻效应，可以直接转换压力信号为电信号，常应用于工业和医疗设备中的压力测量。 9. **温度补偿**：由于温度变化会影响材料的电阻，因此在设计传感器时需要考虑温度补偿措施，以确保在不同温度下的测量准确性。 10. **应用实例**：如投入式液位计，它基于压阻传感器原理，用于测量液体的深度，广泛应用于水处理、化工等领域。 这些内容构成了电阻传感器的基础理论和技术，是现代自动化和物联网系统中不可或缺的组件，用于监测和测量各种物理量，如力、压力、扭矩等。