應變片壓力傳感器的原理和應用(應變片式傳感器原理)

壓力傳感器是工業(yè)實踐中最常用的傳感器。廣泛應用于水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石油化工、油井、電力、船舶、機床、管道等多種工業(yè)自動控制環(huán)境。以下是一些常用傳感器的原理和應用。

電阻應變片壓力傳感器、半導體應變片壓力傳感器、電阻壓力傳感器、電感壓力傳感器、電容壓力傳感器、諧振壓力傳感器、電容加速度傳感器等機械傳感器種類繁多。但應用最廣泛的是電阻壓力傳感器，它的價格很低，精度高，線性特性好。下面我們將主要介紹這種傳感器。

當我們了解壓力阻力傳感器時，我們首先了解電阻應變片的元件。電阻應變片是一種將被測部件上的應變轉換為電信號的敏感裝置。

內(nèi)部結構的金屬電阻應變片。

電阻應變片由基體材料、金屬應變片或應變片、絕緣保護片和引線組成。根據(jù)不同的用途，電阻應變片的電阻值可以由設計者設計，但電阻的限值范圍應注意：電阻值太小，所需的驅動電流太大。同時，應變片的加熱導致其過高。在不同的環(huán)境中使用，應變片的電阻值變化過大，輸出零漂移明顯，調零電路過于復雜。電阻過大，電阻過高，對外界電磁干擾的抵抗力較差。一般來說，它是幾十到幾千歐元。

電阻應變片的工作原理：

我們知道晶體是各向異性的，非晶體是各向同性的。當機械力沿一定方向變形時，某些晶體介質會產(chǎn)生極化效應；當機械力被移除時，它將恢復到不帶電的狀態(tài)，即當它受到壓力時，某些晶體可能會產(chǎn)生發(fā)電效應，這就是所謂的極化效應?？茖W家根據(jù)這種效應開發(fā)了壓力傳感器。壓電傳感器中使用的主要壓電材料包括石英、酒石酸鉀鈉和磷酸二氫銨。石英（二氧化硅）是一種天然晶體。壓電效應是在這種晶體中發(fā)現(xiàn)的。在一定的溫度范圍內(nèi)，壓電特性一直存在，但在溫度超過這個范圍后，壓電特性完全消失（這種高溫就是所謂的居里點）。由于電場變化較小（即壓電系數(shù)相對較低），因此石英逐漸被其他壓電晶體所取代。酒石酸鉀鈉具有較大的壓電靈敏度和壓電系數(shù)，但只能在室溫和濕度較低的環(huán)境中使用。磷酸二氫胺是一種人工晶狀體，能承受高溫和相當高的濕度，因此得到了廣泛的應用。

金屬電阻應變片的工作原理是吸附在基材上的電阻隨機械變形而變化，俗稱電阻應變效應。

讓我們以金屬絲的應變電阻為例。當金屬絲受到外力作用時，其長度和截面積會發(fā)生變化。從上面的公式中很容易看出，其電阻值會發(fā)生變化。如果金屬絲在外力作用下延伸，其長度會增加，而截面積會減小，電阻值會增加。當金屬絲受到外力作用并被壓縮時，截面會減小，電阻值會減小。只要測量電阻的變化（通常測量電阻兩端的電壓），就可以獲得應變金屬絲的應變。