什么是力敏传感器?
力敏传感器是运用很广泛的一种传感器。它是出产过程中主动化检测的重要部件。它的品种许多,有直接将力变换为电量的如压电式、压阻式等,有经弹性灵敏元件转化后再转化成电量的如电阻式、电容式和电感式等。它首要用于两个方面:测力和称重。本章介绍电阻应变式传感器、压阻式和压电式传感器。
力敏传感器的作业原理
电阻应变式传感器是经过弹性灵敏元件将外部的应力转化成应变ε,再依据电阻应变效应,由电阻应变片将应变转化成电阻值的细小改动,经过丈量电桥转化成电压或电流的输出。
力敏传感器的单笔电桥和双臂电桥以及差动电桥:
1、单臂电桥:
图中的电阻R1为电阻应变片。开始时,应变片未接受应变,电桥平衡:R1 R3= R2 R4 ,此刻 UO=0。
当应变片接受应变时,则R1增大为R1+ΔR,
关于等臂电桥和输出对称电桥,此刻的输出电压为:
2、双臂电桥:
电阻R1、R2为应变片,R3、R4为固定电阻。当应变片接受应变时,R1增大为R1+ΔR,一起R2减小为R2-ΔR,此刻的输出电压为单臂作业时的两倍。
3、差动电桥:
电阻R1、R2 、R3、R4均为应变片。当应变片接受应变时,则R1和R3增大ΔR,R2和R4减小ΔR,此刻的输出电压为单臂作业时的四倍。
定论:上述三种作业方式中,差动全桥作业方式的灵敏度最高,差动半桥次之,单臂电桥灵敏度最低。选用全桥(或双臂半桥)还能完成温度改动的主动补偿:
力敏传感器有哪几种?
1、压阻式传感器
压阻式传感器是经过扩散工艺将四个半导体应变电阻制造在同一硅片上,使用半导体资料的压阻效应制成的传感器。它因为工艺一致性好,灵敏度持平,因而漂移抵消,迟滞、蠕变十分小,动态呼应快,丈量精度高、稳定性好、温度规模宽、易小型化、能批量出产和运用方便。
作业原理:压阻式传感器的作业首要根据压阻效应,而压阻效应是在半导体资料上施加效果力时,其电阻率将发作明显改动的现象。
2、压阻式压力传感器
固态压阻式压力传感器的结构如图4-12所示,传感器硅膜片两头有两个压力腔。一个是和被测压力相连接的高压腔,另一个是低压腔,和大气相通。
3、压电式传感器
压电式传感器是根据某些资料受力后在其外表发生电荷的压电效应为转化原理的传感器。它是一种典型的有源传感器,又称自发电式传感器。它具有体积小,重量轻,频率宽,灵敏度高,结构简略,作业牢靠等特色。
作业原理:当某些晶体或多晶体陶瓷在必定的方向上遭到外力效果时,在某两个对应的晶面上,会发生符号相反的电荷。当外力消失时,电荷也消失;当外力改动方向时,两晶面上的电荷符号也随之改动。
压电传感器就是以压电效应为根底,将力学量转化为电量的器材。
典型的具有压电效应的物质有石英晶体、压电陶瓷和高分子压电资料等。
4、压电式加速度传感器
当传感器感触振荡时,质量块感触与传感器基座相同的振荡,并遭到与加速度方向相反的惯性力的效果。这样,质量块就有一正比于加速度的交变力效果在压电片上。因为压电片压电效应,两个外表上就发生交变电荷,当振荡频率远低于传感器的固有频率时,传感器的输出电荷(电压)与效果力成正比,亦即与试件的加速度成正比。