电阻式传感器原理

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传感器特性：
        可代替传统按键
        当传感器未被触碰时，信号引脚输出低电平
        当传感器被触碰时，信号引脚输出高电平
        有体积小、功耗低、方便使用和稳定性好的特点
        有三个引脚：GND接地、VCC接五伏电源


电阻式传感器
应变电阻效应与压阻效应：dR/R=dl/l-dA/A+dρ/ρ
纵向线应变：ε=dl/l
横向线应变：dl/l=-με  μ=-(dr⁄r)/(dl⁄l)   泊松比
面应变：dA/A=2 dr/r=-2με
体应变：dV/V=dl/l+dA/A=(1-2μ)ε
导体电阻及其变化：R=ρ l/A

电阻

金属材料：

金属材料

半导体材料：

半导体材料

应变效应表达式

应变材料

应变电阻效应
金属材料受到应力作用时产生机械形变而导致其阻值变化，这种现象称为“应变电阻效应”。
金属材料：

金属材料

压阻效应
半导体材料受到应力作用时，其电阻率发生变化而导致其阻值变化，这种现象称为“压阻效应”。
半导体材料：

半导体材料

2、电阻式应变传感器
1）组成结构与类型

结构

2）应变片灵敏系数——应变片电阻相对变化与粘贴试件表面应变之比

  

灵敏

3）应变电桥——电阻传感器电桥的近似公式

应变电桥

结论：
1）如果电阻传感器接在电桥的相邻两臂，温度引起的电阻变化将相互抵消，其影响将减小或消除。
2）非电量若使两电阻传感器的电阻变化符号相同，则应将这两电阻传器接在电桥的相对两警，但是这只能提高电桥输出电压，并不能减小温度变化的影响和非线性误差。
3）被测非电量若使两电阻传感器的电阻变化符号相反，则应将这两电阻传感器接在电桥的相邻两臂即构成差动电桥，这既能提高电桥输出电压，又能减小温度变化的影响和非线性误差。
应变电桥——接入应变片的电桥


        单应变片工作

单应变片

        双应变片工作

双应变片

        四应变片工作

四应变片

温度误差及其补偿——温度误差产生原因
        应变电阻随温度变化

应变电阻

        试件材料与应变片的线膨胀系数不一致

试件材料

温度误差

温度误差的危害——产生应变测量误差即“虚假视应变”
温度变化产生的应变片电阻的相对变化可折算成的“虚假视应变”为:

虚假视应变

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