電阻式傳感器種類繁多，應(yīng)用廣泛，其基本原理就是將被測物理量的變化轉(zhuǎn)換成電阻值的變化，再經(jīng)相應(yīng)的測量電路顯示或記錄被測量值的變化。
9.2.1 電阻應(yīng)變式傳感器
??? 應(yīng)變式傳感器是基于測量物體受力變形所產(chǎn)生應(yīng)變的一種傳感器，最常用的傳感元件為電阻應(yīng)變片。
應(yīng)用范圍：可測量位移、加速度、力、力矩、壓力等各種參數(shù)。
?應(yīng)變式傳感器特點(diǎn)
1、應(yīng)變式傳感器的工作原理
(1) 金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)
?????? 金屬導(dǎo)體在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值隨著它所受機(jī)械變形(伸長或縮短)的變化而發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱為金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)。
?????????????? 公式推導(dǎo)： 若金屬絲的長度為L，截面積為S，電阻率為ρ，其未受力時(shí)的電阻為R，則:
?(9.1)
?
??? 如果金屬絲沿軸向方向受拉力而變形，其長度L變化dL，截面積S變化dS，電阻率ρ變化? ，因而引起電阻R變化dR。將式(9.1)微分，整理可得:
?(9.2)
?
對于圓形截面有：?
?(9.3)
???? 為金屬絲軸向相對伸長，即軸向應(yīng)變；而? 則為電阻絲徑向相對伸長，即徑向應(yīng)變，兩者之比即為金屬絲材料的泊松系數(shù)μ，負(fù)號表示符號相反，有:
?(9.9)
?
將式(9.9)代入(9.3)得:
?(9.5)
?
將式(9.5)代入(9.2)，并整理得：
?(9.6)
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或 (9.7)
?
K0稱為金屬絲的靈敏系數(shù)，其物理意義是單位應(yīng)變所引起的電阻相對變化。
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K0稱為金屬絲的靈敏系數(shù)，其物理意義是單位應(yīng)變所引起的電阻相對變化。
??????? 公式簡化過程： 由式? 可以明顯看出，金屬材料的靈敏系數(shù)受兩個(gè)因素影響：
一個(gè)是受力后材料的幾何尺寸變化所引起的，即? 項(xiàng)；另一個(gè)是受力后材料的電阻率變化所引起的，即? 項(xiàng)。對于金屬材料? 項(xiàng)比? 項(xiàng)小得多。大量實(shí)驗(yàn)表明，在電阻絲拉伸比例極限范圍內(nèi)，電阻的相對變化與其所受的軸向應(yīng)變是成正比的，即K0為常數(shù)，于是可以寫成：
?(9.8)
通常金屬電阻絲的K0=1.7～4.6。
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通常金屬電阻絲的K0=1.7～4.6。
(2) 應(yīng)變片的基本結(jié)構(gòu)及測量原理
應(yīng)變片的基本結(jié)構(gòu)簡介
電阻絲應(yīng)變片是用直徑為0.025mm具有高電阻率的電阻絲制成的。為了獲得高的阻值，將電阻絲排列成柵狀，稱為敏感柵，并粘貼在絕緣的基底上。電阻絲的兩端焊接引線。敏感柵上面粘貼有保護(hù)作用的覆蓋層。
應(yīng)變式傳感器是將應(yīng)變片粘貼于彈性體表面或者直接將應(yīng)變片粘貼于被測試件上。彈性體或試件的變形通過基底和粘結(jié)劑傳遞給敏感柵，其電阻值發(fā)生相應(yīng)的變化，通過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化，即可測量應(yīng)變。若通過彈性體或試件把位移、力、力矩、加速度、壓力等物理量轉(zhuǎn)換成應(yīng)變，則可測量上述各量，而做成各種應(yīng)變式傳感器。
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