紙|傳感器技術(shù)(WW_CGQJS)

由電阻傳感器和相應(yīng)的測量電路組成的力測量、壓力測量、稱重、位移測量、加速度測量、扭矩測量等測量儀器，是冶金、電力、交通、石油化工、商業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、國防等部門自動(dòng)稱重、過程檢測和生產(chǎn)過程自動(dòng)化不可缺少的工具之一。

電阻式傳感器

電阻傳感器將測得的變化以某種方式轉(zhuǎn)化為敏感元件電阻參數(shù)的變化，然后通過電路轉(zhuǎn)化為電壓或電流信號(hào)的輸出，從而實(shí)現(xiàn)非電量的測量。

它可以用來檢測各種機(jī)械和熱量，如力、壓力、位移、應(yīng)變、速度、加速度、溫度和濕度。它結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，成本低廉，在許多行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。

因?yàn)殡娮璧牟牧虾头N類很多，導(dǎo)致電阻變化的物理原因也很多，構(gòu)成了各種電阻傳感元件和由這些元件組成的電阻傳感器。

1.電阻應(yīng)變儀的結(jié)構(gòu)

電阻應(yīng)變片又稱電阻應(yīng)變片，有多種結(jié)構(gòu)形式，但其主要部件基本相同，由基片、敏感柵和覆蓋層組成。

用應(yīng)變片測量應(yīng)變或應(yīng)力時(shí)，在外力的作用下，被測物體會(huì)產(chǎn)生輕微的機(jī)械變形，應(yīng)變片也會(huì)隨著同樣的變化而變化，同時(shí)應(yīng)變片的電阻值也會(huì)相應(yīng)變化。與金屬應(yīng)變儀相比，半導(dǎo)體應(yīng)變儀最突出的優(yōu)點(diǎn)是體積小、靈敏度高。

2)溫度誤差和補(bǔ)償

由于半導(dǎo)體材料對(duì)溫度非常敏感，壓阻式傳感器的電阻值和靈敏度系數(shù)隨溫度變化，分別產(chǎn)生零點(diǎn)漂移和靈敏度溫漂的溫度誤差。壓阻傳感器通常在半導(dǎo)體襯底上擴(kuò)散四個(gè)電阻。當(dāng)四個(gè)擴(kuò)散電阻阻值相等或相差不大，且電阻的溫度系數(shù)相同時(shí)，其零點(diǎn)漂移和靈敏度溫漂會(huì)很小，但在技術(shù)上很難實(shí)現(xiàn)。由于溫度誤差較大，壓阻式傳感器一般需要溫度補(bǔ)償。

3.壓阻傳感器的應(yīng)用

利用半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)，可以設(shè)計(jì)多種類型的壓阻傳感器。壓阻式傳感器具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)好、長期穩(wěn)定性好、遲滯和蠕變小、頻率響應(yīng)高、生產(chǎn)方便、成本低等優(yōu)點(diǎn)。因此，它被廣泛用于測量壓力、壓差、液位、加速度和流量。

1)壓力測量

硅壓阻式壓力傳感器由外殼、硅膜片(硅杯)和引線組成。

2)液位測量

它的工作原理是液位與液壓成正比。該輸入液位傳感器易于安裝，可適用于測量深度為幾米至幾十米、混有大量污垢和雜質(zhì)的水或其他液體的液位。

3)加速度測量

它的懸臂梁直接由單晶硅制成，在懸臂梁根部擴(kuò)散四個(gè)電阻相同的電阻，形成差分全橋。質(zhì)量塊安裝在懸臂梁的自由端。當(dāng)傳感器受到加速度作用時(shí)，質(zhì)量因慣性使懸臂梁變形并產(chǎn)生應(yīng)力，從而改變擴(kuò)散電阻的電阻。加速度的大小可以從電橋的輸出信號(hào)中獲得。

隨著集成技術(shù)的發(fā)展，集成化、多功能化、智能化的混合集成和單片集成傳感器得到了廣泛的應(yīng)用。有壓阻式和電容式集成傳感器，其中壓阻式集成傳感器發(fā)展迅速，應(yīng)用廣泛。

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