电阻应变式传感器工作原理_电阻应变式传感器的应用

屈育成 2019-09-27 37171

电子说

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　　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：

应变式传感器

　　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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