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電阻應變式稱重傳感器原理

  電阻應變式稱重傳感器是基于這樣一個原理：彈性體（彈性元件，敏感梁）在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在他表面的電阻應變片（轉換元件）也隨同產(chǎn)生變形，電阻應變片變形后，它的阻值將發(fā)生變化（增大或減小），再經(jīng)相應的測量電路把這一電阻變化轉換為電信號（電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號的過程。 　　vP9廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
    由此可見，電阻應變片、彈性體和檢測電路是電阻應變式稱重傳感器中不可缺少的幾個主要部分。下面就這三方面簡要論述。vP9廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
    一、電阻應變片 　　vP9廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
    電阻應變片是把一根電阻絲機械的分布在一塊有機材料制成的基底上，即成為一片應變片。他的一個重    要參數(shù)是靈敏系數(shù)K。我們來介紹一下它的意義。 　　vP9廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
    設有一個金屬電阻絲，其長度為L，橫截面是半徑為r的圓形，其面積記作S，其電阻率記作ρ，這種材料的泊松系數(shù)是μ。當這根電阻絲未受外力作用時，它的電阻值為R：R = ρL/S（Ω（2—1）　 　　vP9廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
當他的兩端受F力作用時，將會伸長，也就是說產(chǎn)生變形。設其伸長ΔL，其橫截面積則縮小，即它的截面圓半徑減少Δr。此外，還可用實驗證明，此金屬電阻絲在變形后，電阻率也會有所改變，記作Δρ。 　　  vP9廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
對式（2--1）求全微分，即求出電阻絲伸長后，他的電阻值改變了多少。vP9廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
    我們有：ΔR = ΔρL/S + ΔLρ/S –ΔSρL/S2 （2—2）vP9廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
    用式（2--1）去除式（2--2）得到vP9廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
    ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L – ΔS/S （2—3） 　　vP9廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
    另外，我們知道導線的橫截面積S = πr2，則 Δs = 2πr*Δr，vP9廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
    所以ΔS/S = 2Δr/r （2—4） 　　vP9廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
    從材料力學我們知道Δr/r = -μΔL/L （2—5）其中，負號表示伸長時，半徑方向是縮小的。μ是表示材料橫向效應泊松系數(shù)。把式（2—4）（2—5）代入（2--3），vP9廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
    有ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L + 2μΔL/L =（1 + 2μ（Δρ/ρ）/（ΔL/L））*ΔL/L = K *ΔL/L （2--6） 　　vP9廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
    其中K = 1 + 2μ +（Δρ/ρ）/（ΔL/L）（2--7）式（2--6））說明了電阻應變片的電阻變化率（電阻相對變化）和電阻絲伸長率（長度相對變化）之間的關系。　 　　vP9廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
需要說明的是：靈敏度系數(shù)K值的大小是由制作金屬電阻絲材料的性質決定的一個常數(shù)，它和應變片的形狀、尺寸大小無關，不同的材料的K值一般在1.7—3.6之間；其次K值是一個無因次量，即它沒有量綱。 　　vP9廣州南創(chuàng)電子科技有限公司
在材料力學中ΔL/L稱作為應變，記作ε，用它來表示彈性往往顯得太大，很不方便 　　常常把它的百萬分之一作為單位，記作με。這樣，式（2--6）常寫作：ΔR/R = Kε (2—8)vP9廣州南創(chuàng)電子科技有限公司