电阻传感器的应用与发展

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1、电阻式传感器的应用与发展刘剑锋徐宗涛王冰[摘要]：传感器技术是信息技术的三大支柱之一，广泛用于日常生活以及工业自动化、能源、交通、安防、环保、卫生等领域，具有举足轻重的作用。同时随着人们对传感器研究的深入，各行各业也都逐渐的将这一技术应用于其发展过程中，如汽车工业、化纤工业等。本文主要从传感器的发展史出发，结合其在当今社会中的应用深入探究，着重分析了电阻应变式传感器应用的基本原理、电路分析，以方便今后的学习。同时对其今后的发展空间房展方向予以预测。[关键词]：电阻传感器应变式电阻传感器功能发展[正文]：所谓传感器，即能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。电阻式传感

2、器主要分为三类即：电阻应变式、固态压阻式、热电阻式。图一：传感器原理图电阻应变式传感器是利用电阻的应变效应来完成工作的，即半导体材料或者是金属材料在外力作用下产生机械性变时，其电阻值也相应的发生变化。1.传感器的发展史传感器是新技术革命和信息社会的重要技术基础，是现代科技的开路先锋，美国早在80年代就声称世界已进入传感器时代，日本则把传感器技术列为十大技术之创立。日本科学技术厅制定的90年代重点科研项目中有70个重点课题，其中有18项是与传感器技术密切相关。美国早在80年代初就成立了国家技术小组（BTG），帮助政府组织和领导各大公司与国家企事业部门的传感器技术开发工作。从八十年代起，逐步在世

3、界范围内掀起了一股“传感器热”。美国国防部将传感器技术视为今年20项关键技术之一，日本把传感器技术与计算机、通信、激光半导体、超导并列为６大核心枝术，德国视军用传感器为优先发展技术，英、法等国对传感器的开发投资逐年升级，原苏联军事航天计划中的第五条列有传感器技术。正是由于世界各国普遍重视和投入开发，传感器发展十分迅速，在近十几年来其产量及市场需求年增长率均在10％以上。目前世界上从事传感器研制生产单位已增到5000余家。美国、欧洲、俄罗斯各自从事传感器研究和生产厂家1000余家，日本有800余家。2.电阻应变式传感器的工作原理电阻应变式传感器其电阻的变化主要用电桥来测量，利用粘贴在弹性元件上

4、的电阻应变片，将弹性元件的微小变化转成电量的变化，将放大后显示或记录。图二：1—敏感栅2—基底3—引线4—粘结剂5—表面物盖物为了使传感器的操作更加方便，在设计与研制过程中要尽量保证其体积与质量足够的小，即尽量提高传感器在市场上的性价比。弹性元件是应变式传感器的主要的关键部件，它的结构形状，材料，加工精度，热处理工艺等关系到传感器的性能。在结构方面，要求弹性元件只受到被测物理量的作用而减小其他物理量的影响。电阻应变计主要由敏感栅、基底、引线、粘结剂、表面覆盖物五部分组成。敏感栅作为把结构应变转化为编组变化的敏感元件，是构成电阻应变计的主要组成部分。由基底材料支撑，使其与被粘物件保持绝缘。通常

5、通过粘结剂与表面覆盖物粘合。电阻应变计作为一种把应变信号直接转化为电信号的敏感元件，因而适用于各种传感器。下面将其在称重传感器中的应用结合电阻式应变传感器的工作原理，具体分析电阻应变式传感器在现实生活生产中的应用。图三：受拉前后的原理图如图所示，将四个应变计分别安装在桥的四个臂上，电阻应变计R1和R3受拉伸应力，R2与R4受压缩应力，那么这种安装的结果是当称重传感器承载后，增加了电桥从C到A的最终输出电压，相反，当称重传感器由于受温度湿度等其它条件影响而改变它的电阻时，由于增加或减少相同的量，电桥的最终输出不会发生变化，这种电桥的构造由于其他条件产生单一的输出最小值，而使称重传感器产生输出最

6、大值。3.电阻应变式传感器的实际应用电阻应变式传感器在自动浇花技术上的应用。由于蒸发的作用花盆的整体的重量减少就近似等于水分的减少。利用电阻应变式传感器可以检测出某时的总重量，设为M1，利用单片机可以将M1与设定值Mmin比较，当M1设定值时停止工作。该系统由以下几部分组成：主控制器，电阻应变传感器，AD转换模块，电机及电机控制模块，键盘显示部分。下图为系统结构框图。图四：浇花系统结构图图五：浇花单臂电桥工作原理系统初始化后显示的数值为当前的总质量，用户根据具体需要利用按键进行总质量的上下参数设定，然后启动工作按钮，自动浇花开始工作。

7、当单臂电桥不平衡的时候，输出一个电压，经过放大电路的放大，经过AD转换电路的转换成八位数字量，送给单片机，单片机将收到的数值与设定值进行比较，当其小于下限Mmin时电机开始工作，当质量大于Mmax时，电机则停止工作。图六：安装在于圆柱试件上电阻式应变传感器图七：安装在于板状试件上电阻式应变传感器上图为安装在不同试件的应变传感器，测量时，用附加夹具可将传感器安卡在被测的表面上，当试件加力P时，两支撑间的距离由L