金属与半导体应变式传感器原理及应用详解

本资源是一份关于"传感器原理及检测技术"的精品课程讲义，专注于第二章电阻传感器的详细探讨。章节内容涵盖了应变式传感器的多种类型及其工作原理。 首先，章节核心讨论了应变式传感器，这是基于电阻值变化来测量物理量如力、压力、位移、应变、扭矩和加速度的传感器。应变式传感器主要利用金属的电阻应变效应，通过应变片、半导体膜片和电位器等元件实现不同类型的传感器，如金属应变式传感器、压阻式传感器和电位器式传感器。 在金属应变式传感器部分，工作原理被详细阐述。当导体或半导体材料在外部力的作用下产生机械变形，其电阻值会随之改变，这就是所谓的"应变效应"。电阻值的变化与材料的长度、截面积和电阻率有关。例如，一段金属丝的电阻R可以通过公式R = ρl/A来计算，其中ρ是电阻率，l是长度，A是截面积。当受到力时，这些参数会发生变化，导致电阻R的相对变化。 章节还深入探讨了金属应变片的结构和测量原理，以及电阻应变片的主要特性。应变片作为基础元件，其工作原理涉及到线性和非线性应变关系，以及材料的泊松比，即材料在应变时的横向收缩与纵向应变的比例。应变灵敏系数是衡量传感器对应变响应的重要参数，它取决于导体几何形状变化和电阻率变化两方面的影响。 整个章节内容丰富，不仅介绍了理论背景，还可能包括实验方法、误差分析和应用实例，对于理解和设计电阻应变式传感器具有很高的实用价值。学习者能够借此深入理解传感器如何将力学信号转化为电信号，是电子工程、自动化控制和材料科学等领域不可或缺的基础知识。