采用信号调理采用信号调理IC驱动应变片电桥传感器驱动应变片电桥传感器
摘要:应变片传感器具有可靠、可重复性好等特性,并且非常,广泛用于制造、工艺控制以及研究领域。它将
应变转换为电信号,用于压力传感、重量测量、力和扭矩测量,以及材料分析等。应变片是一个简单的电阻,
其阻值随所粘合的材料应变而变化。本文介绍用于温度补偿的MAX1452传感器信号调理器。MAX1452灵活的电
桥激励方法大大提高了用户的设计自由度。本文主要关注带有和不带有电流放大的电压驱动电路,也可以实现
很多其他电桥驱动配置。其他设计考虑包括在控制环路上使用外部温度传感器,在环路中送入OUT信号,实现
传感器线性化调理(即,相对于测量参数的非线性)。 目前可以提供的应变片具有较宽的零应变电阻选择
范围,
摘要:应变片传感器具有可靠、可重复性好等特性,并且非常,广泛用于制造、工艺控制以及研究领域。它将应变转换为
电信号,用于压力传感、重量测量、力和扭矩测量,以及材料分析等。应变片是一个简单的电阻,其阻值随所粘合的材料应变
而变化。本文介绍用于温度补偿的MAX1452传感器信号调理器。MAX1452灵活的电桥激励方法大大提高了用户的设计自由
度。本文主要关注带有和不带有电流放大的电压驱动电路,也可以实现很多其他电桥驱动配置。其他设计考虑包括在控制环路
上使用外部温度传感器,在环路中送入OUT信号,实现传感器线性化调理(即,相对于测量参数的非线性)。
目前可以提供的应变片具有较宽的零应变电阻选择范围,可以选择的传感器材料和相关技术也非常广泛,但在大量应用中
主要采用了几类数值(例如,120Ω和350Ω)。过去,标准值很容易实现与基本磁反射计的连接,这些反射计含有匹配输入阻抗
网络,从而简化了应变测量。
应变片的类型和组成应变片的类型和组成
金属应变片的生产采用了一定数量的合金,选择较小的应变片和应变材料温度系数差。钢、不锈钢和铝成为主要的传感器
材料。也可以使用铍铜、铸铁和钛,“大部分”合金推动了温度兼容应变片的大批量低成本生产。350Ω铜镍合金应变片是常用
的。
厚膜和薄膜应变片具有可靠和易于生产的特性,适用于汽车行业,其生产一般采用陶瓷或者金属基底,在表面沉积绝缘材
料。通过汽相沉积工艺将应变片材料沉积在绝缘层的表面。采用激光汽化或者光掩模和化学刻蚀技术在材料上刻出传感片和连
接线。有时会加入保护绝缘层,以保护应变片和连接线。
应变片材料一般包括专用合金,以产生所需的应变片阻抗、阻抗压力变化,以及(出于温度稳定性)传感器和基本金属之间
的温度系数匹配等。针对该技术开发了标称3kΩ至30kΩ的应变片和电桥电阻,用于生产压力和力传感器。
电桥激励技术电桥激励技术
应变片、薄膜和厚膜应变片传感器一般采用惠斯通电桥。惠斯通电桥将应变片应变产生的电阻转换为差分电压(图1)。
+Exc和-Exc终端加上激励电压后,+V
OUT
和-V
OUT
终端上出现与应变成正比的差分电压。
图1. 惠斯通电桥配置中连接的应变片
在半有源惠斯通电桥电路(图2)中,电桥只有两个元件是应变片,它们响应材料中的应变。这种配置的输出信号(满量程负
载一般为1mV/V)是全有源电桥的一半。
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