應變式傳感器工作原理：應變式傳感器的工作原理

應變式傳感器工作原理：應變式傳感器的工作原理

硬件型號：RunesKee YBP

系統版本：傳感器系統

應變式傳感器是利用電阻應變片將應變轉換為電阻變化的傳感器，傳感器由在彈性元件（感知應變）上粘貼電阻應變敏感元件（將應變轉換為電阻變化）構成。當被測物理量作用在彈性元件上時，彈性元件的變形引起敏感元件的阻值變化，通過轉換電路將其轉變成電量輸出，電量變化的大小反映了被測物理量的大小。應變式傳感器可以測量應變應力、彎矩、扭矩、加速度、位移等物理量。
　　
應變是物體在外部壓力或拉力作用下發生變形的現象，當外力去除后物體又能完全恢復其原來的尺寸和形狀的應變稱為彈性應變，具有彈性應變特性的物體稱為彈性元件。電阻應變片的工作原理是基于應變效應，即在導體產生機械變形時，它的電阻值相應發生變化。

應變式傳感器工作原理：應變式壓力傳感器 分類及工作原理介紹

我們知道壓力傳感器作工業實踐中最為常見的傳感器，廣泛的應用于各種工業自控。傳感器的種類繁多，應用的領域也不盡相同。在今天的文章中，皮卡中國小編將為大家介紹應變式壓力傳感器，來了解一下它的工作原理及應用領域。
什么是應變式壓力傳感器
應變式壓力傳感器又名電阻應變片壓力傳感器，它是利用彈性敏感元件和應變計將被測壓力轉換為相應電阻值變化的壓力傳感器。
應變式壓力傳感器應用
應變式壓力傳感器是壓力傳感器中應用比較多的一種傳感器，它一般用于測量較大的壓力，廣泛應用于測量管道內部壓力、內燃機燃氣的壓力、壓差和噴射壓力、發動機和導彈試驗中的脈動壓力，以及各種領域中的流體壓力等。
應變式壓力傳感器工作原理
應變式壓力傳感器的工作原理是吸附在基體材料上應變電阻隨機械形變而產生阻值變化的現象，俗稱為電阻應變效應。金屬導體的電阻值可用下式表示：
式中：ρ——金屬導體的電阻率（Ω。cm2/m ）
S ——導體的截面積（cm2 ）
L ——導體的長度（m ）
我們以金屬絲應變電阻為例，當金屬絲受外力作用時，其長度和截面積都會發生變化，
從上式中可很容易看出，其電阻值即會發生改變，假如金屬絲受外力作用而伸長時，其長度增加，而截面積減少，電阻值便會增大。當金屬絲受外力作用而壓縮時，長度減小而截面增加，電阻值則會減小。只要測出加在電阻的變化（通常是測量電阻兩端的電壓），即可獲得應變金屬絲的應變情況。
應變式壓力傳感器分類1、應變管式
又稱應變筒式。它的彈性敏感元件為一端封閉的薄壁圓筒，其另一端帶有法蘭與被測系統連接。在筒壁上貼有2片或4片應變片，其中一半貼在實心部分作為溫度補償片,另一半作為測量應變片。當沒有壓力時 4片應變片組成平衡的全橋式電路;當壓力作用于內腔時,圓筒變形成“腰鼓形”,使電橋失去平衡,輸出與壓力成一定關系的電壓。這種傳感器還可以利用活塞將被測壓力轉換為力傳遞到應變筒上或通過垂鏈形狀的膜片傳遞被測壓力。應變管式壓力傳感器的結構簡單、制造方便、適用性強，在火箭彈、炮彈和火炮的動態壓力測量方面有廣泛應用。
2、膜片式
它的彈性敏感元件為周邊固定圓形金屬平膜片。膜片受壓力變形時，中心處徑向應變和切向應變均達到正的最大值，而邊緣處徑向應變達到負的最大值，切向應變為零。因此常把兩個應變片分別貼在正負最大應變處，并接成相鄰橋臂的半橋電路以獲得較大靈敏度和溫度補償作用。采用圓形箔式應變計(見電阻應變計)則能最大限度地利用膜片的應變效果。這種傳感器的非線性較顯著。膜片式壓力傳感器的最新產品是將彈性敏感元件和應變片的作用集于單晶硅膜片一身，即采用集成電路工藝在單晶硅膜片上擴散制作電阻條，并采用周邊固定結構制成的固態壓力傳感器（見壓阻式傳感器）。
3、應變梁式
測量較小壓力時，可采用固定梁或等強度梁的結構。一種方法是用膜片把壓力轉換為力再通過傳力桿傳遞給應變梁。將兩端固定梁的最大應變處在梁的兩端和中點，應變片就貼在這些地方。這種結構還有其他形式，例如可采用懸梁與膜片或波紋管構成。
4、組合式
在組合式應變壓力傳感器中，彈性敏感元件可分為感受元件和彈性應變元件。感受元件把壓力轉換為力傳遞到彈性應變元件應變最敏感的部位，而應變片則貼在彈性應變元件的最大應變處。實際上較復雜的應變管式和應變梁式都屬于這種型式。
感受元件有膜片、膜盒、波紋管、波登管等，彈性應變元件有懸臂梁、固定梁、Π形梁、 環形梁、薄壁筒等。它們之間可根據不同需要組合成多種型式。
應變式壓力傳感器優點
1、精度高、測量范圍大。
2、頻率響應特性好。
3、應變片尺寸小、重量輕、使用方便、測量速度快。測量時對被檢測的工作組昂太和應力分布基本上無影響。既可用于靜態測量，又可用于動態測量。
4、適應性強?？稍诟邷?、超低溫、水下、強磁場以及核輻射等惡劣環境下使用。
5、測量應變的靈敏度和精度高，性能穩定、可靠，誤差小于1%。
6、價格便宜，品種多，工藝較成熟。
應變式壓力傳感器缺點
1、在打的應變狀態中具有明顯的非線性，半導體應變式傳感器的非線性更為突出。
2、輸出信號微弱，抗干擾能力差，需要采取屏蔽措施。
3、只能測出一點或應變柵范圍內的平均應變，不能顯示應力場中應力梯度的變化。
應變式壓力傳感器特點1、應變筒式
該傳感器的特點是具有較高的強度和抗沖擊穩定性，具有優良的靜態特性、動態特性和較高的自震頻率，可達30khz以上，測量的上限壓力可達到9.6mpa。適于測量高頻脈動壓力，又加上強制水冷卻。也適于高溫下的動態壓力測量，如火箭發動機的壓力測量，內燃機、壓氣機等的壓力測量。
2、膜片式
這種膜片式應變壓力傳感器不宜測量較大的壓力，當變形大時，非線性較大。但小壓力測量中于變形很小，非線性誤差可小于0.5％，同時又有較高的靈敏度，因此在沖擊波的測量中，國內外都用過這種膜片式壓力傳感器。
3、應變梁式
適用于壓力較小的測量，輸出信號不受測力點位置變化的影響。并且這款傳感器結構簡單、穩定性好，易于安裝和維修。
4、應變組合式
主要用來測量流動介質動態或靜態壓力，例如動力管道設備的進出、氣體或液體的壓力、內燃機管道壓力等等。原文地址：
結語：以上就是應變式壓力傳感器分類及工作原理的介紹，相信大家對壓力傳感器有了進一步的認識。在今后的文章中，皮卡中國小編將陸續為大家介紹傳感器的知識，敬請關注。

拓展內容：
壓力傳感器
節氣門位置傳感器

應變式傳感器工作原理：應變片傳感器的工作原理

我們知道壓力傳感器作工業實踐中最為常見的傳感器，廣泛的應用于各種工業自控。傳感器的種類繁多，應用的領域也不盡相同。
應變式傳感器簡介
壓力傳感器的種類繁多，如電阻應變片壓力傳感器、半導體應變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、電容式壓力傳感器、諧振式壓力傳感器及膜片電極式壓力傳感器等。但應用最為廣泛的是電阻應變片壓力傳感器，它具有極低的價格和較高的精度以及較好的線性特性。它由基體材料、金屬應變絲或應變箔、絕緣保護片和引出線等部分組成。根據不同的用途，電阻應變片的阻值可以由設計者設計，但電阻的取值范圍應注意：阻值太小，所需的驅動電流太大，同時應變片的發熱致使本身的溫度過高，不同的環境中使用，使應變片的阻值變化太大，輸出零點漂移明顯，調零電路過于復雜。而電阻太大，阻抗太高，抗外界的電磁干擾能力較差。一般均為幾十歐至幾十千歐左右。
什么是應變式壓力傳感器
應變式壓力傳感器又名電阻應變片壓力傳感器，它是利用彈性敏感元件和應變計將被測壓力轉換為相應電阻值變化的壓力傳感器。

應變片傳感器的工作原理
電阻應變式壓力傳感器是由電阻應變片組成的測量電路和彈性敏感元件組合起來的傳感器。當彈性敏感元件受到壓力作用時，將產生應變，粘貼在表面的電阻應變片也會產生應變，表現為電阻值的變化。這樣彈性體的變形轉化為電阻應變片阻值的變化。把4個電阻應變片按照橋路方式連接，兩輸入端施加一定的電壓值，兩輸出端輸出的共模電壓隨著橋路上電阻阻值的變化增加或者減小。一般這種變化的對應關系具有近似線性的關系。找到壓力變化和輸出共模電壓變化的對應關系，就可以通過測量共模電壓得到壓力值。
應變式壓力傳感器工作原理
應變式壓力傳感器的工作原理是吸附在基體材料上應變電阻隨機械形變而產生阻值變化的現象，俗稱為電阻應變效應。金屬導體的電阻值可用下式表示：
式中：ρ——金屬導體的電阻率（Ω。cm2/m ）
S ——導體的截面積（cm2 ）
L ——導體的長度（m ）

我們以金屬絲應變電阻為例，當金屬絲受外力作用時，其長度和截面積都會發生變化，
從上式中可很容易看出，其電阻值即會發生改變，假如金屬絲受外力作用而伸長時，其長度增加，而截面積減少，電阻值便會增大。當金屬絲受外力作用而壓縮時，長度減小而截面增加，電阻值則會減小。只要測出加在電阻的變化（通常是測量電阻兩端的電壓），即可獲得應變金屬絲的應變情況。

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