应变式电阻传感器的原理与测量电路详解

简介：
本文章详细介绍了应变式电阻传感器的工作原理及其在物理量测量中的应用，并深入探讨了相关的测量电路设计。 应变式电阻传感器通过弹性元件将力的变化转化为变形，并利用导体的应变效应将力变化为电阻值改变，最终使用测量电路获得电信号来表示被测力大小。这种传感器主要由弹性元件、电阻应变片及测量电路组成。 关于电阻应变片的工作原理和结构： 1. 结构：合金电阻丝以曲折（栅形）方式粘贴在绝缘基底上，并通过引线连接，表面再覆盖一层保护膜。将应变片固定于变形物体上时，敏感栅随被测物的变形而改变其阻值。 2. 应变效应：导体或半导体在外力作用下发生形变导致电阻变化的现象称为应变效应。假设金属导体原长为L、截面积为S、电阻率为ρ，则该导体的初始电阻R可表示如下： 当此金属受拉力变形时，长度增加ΔL而截面减小ΔS，使得其阻值增大至 R + ΔR。通过推算得出导体电阻相对变化量公式： 从以上分析可以看出，应变式传感器能够将物理形变转换为电信号输出用于测量目的。 电阻应变片主要分为金属和半导体两类：常见的金属类型包括丝状、箔质以及薄膜形式；而半导体则是在硅材料上利用扩散技术形成的相应结构。