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电阻应变式传感器工作原理_电阻应变式传感器的应用

姚小熊27 来源:xx 2019-09-27 14:48 次阅读

电阻应变式传感器工作原理

电阻应变片是一种常用的应力感应元器件,在电子秤、体脂秤等称重产品中应用比较广泛,如小米和华为的体脂秤都是用电阻应变片来测量的,将重量的变化转化成电阻值的变化,进而转化为电压的变化。将电阻应变片加上合适的结构件外壳后即成为应变感应传感器。

应变片用来设计产品时,为了更加精确的测量电阻的变化,一般会设计一个惠斯通电桥电路,该电路由四个电阻构成,其中三个是参数计算好的定值电阻,另外一个是应变片。电路如下:

电阻应变式传感器工作原理_电阻应变式传感器的应用

在初始状态下,R1R3的乘积与R2R4的乘积相等,所以所检测到的电压差为零。当外界应力发生变化后,应变电阻R4的阻值发生变化,平衡被打破,检测到电压差。

假设电压为VCC,流过R1和R2的电流假设是I1,流过R4和R3的电流假设是I2,则电流的计算方法如下:

I1=VCC/(R1+R2),I2=VCC/(R3+R4),

R2两端的电压V1=VCC×R2/(R1+R2);

R3两端的电压V2=VCC×R3/(R3+R4);

通过以上计算公司得到压差ΔU=VCC×(R2R4-R3R1)/[(R1+R2)(R3+R4)],

再将ΔU送入差分放大电路,放大到合适的数值后即可被单片机采样得到,从而计算出重量值,即实现了重量的检测。

电阻应变式传感器的应用

电阻应变式传感器的应用一般是在检测受力变化的场景下的。举几个例子:

1、柱(筒)式力传感器:应用在电子秤和测力机的测力元件上、发动机推力测试、水坝荷载监测等;

2、应变式压力传感器:流动介质的动态和静态压力,比如气流或者水流在管道内的压力监测;

3、应变式容器内液体重量传感器:监测液体重量;

4、应变式加速度传感器:检测加速度大小(原理是当物体以加速度a运动时,其质量块受到相反的惯性力作用,通过传感器检测惯性力即可);

5、电子皮带秤上的力敏应变片。

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