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力敏傳感器測(cè)量原理

2021/12/12
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硬件型號(hào):MP3V5004DP力敏傳感器

系統(tǒng)版本:傳感器系統(tǒng)

力敏傳感器測(cè)量原理:電阻應(yīng)變式傳感器是通過(guò)彈性敏感元件將外部的應(yīng)力轉(zhuǎn)換成應(yīng)變?chǔ)?,再根?jù)電阻應(yīng)變效應(yīng),由電阻應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換成電阻值的微小變化,通過(guò)測(cè)量電橋轉(zhuǎn)換成電壓或電流的輸出。

力敏傳感器是將應(yīng)力、壓力等力學(xué)量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的轉(zhuǎn)換器件。力敏傳感器有電阻式、電容式、電感式、壓電式和電流式等多種形式,它們各有優(yōu)缺點(diǎn)。半導(dǎo)體壓力傳感器的主要技術(shù)性能:輸出3~20mV/V; 精度0.25%; 頻率0~ 5000Hz; 工作溫度-55~120攝氏度。這種傳感器的優(yōu)點(diǎn)是體積小、成本低,缺點(diǎn)是對(duì)濕度十分敏感。壓電式力敏傳感器的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高,工作溫度范圍寬(-70~250攝氏度),缺點(diǎn)是成本稍高。近年來(lái),壓電式力敏傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域和市場(chǎng)銷(xiāo)售額明顯擴(kuò)大。

1、壓阻式傳感器

壓阻式傳感器是通過(guò)擴(kuò)散工藝將四個(gè)半導(dǎo)體應(yīng)變電阻制作在同一硅片上,利用半導(dǎo)體材料壓阻效應(yīng)制成的傳感器。它由于工藝一致性好,靈敏度相等,因此漂移抵消,遲滯、蠕變非常小,動(dòng)態(tài)響應(yīng)快,測(cè)量精度高、穩(wěn)定性好、溫度范圍寬、易小型化、能批量生產(chǎn)和使用方便。

工作原理:壓阻式傳感器的工作主要基于壓阻效應(yīng),而壓阻效應(yīng)是在半導(dǎo)體材料上施加作用力時(shí),其電阻率將發(fā)生顯著變化的現(xiàn)象。

2、壓阻式壓力傳感器

固態(tài)壓阻式壓力傳感器的傳感器硅膜片兩邊有兩個(gè)壓力腔。一個(gè)是和被測(cè)壓力相連接的高壓腔,另一個(gè)是低壓腔,和大氣相通。

3、壓電式傳感器

壓電式傳感器是基于某些材料受力后在其表面產(chǎn)生電荷的壓電效應(yīng)為轉(zhuǎn)換原理的傳感器。它是一種典型的有源傳感器,又稱(chēng)自發(fā)電式傳感器。它具有體積小,重量輕,頻率寬,靈敏度高,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工作可靠等特點(diǎn)。

工作原理:當(dāng)某些晶體或多晶體陶瓷在一定的方向上受到外力作用時(shí),在某兩個(gè)對(duì)應(yīng)的晶面上,會(huì)產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷。當(dāng)外力消失時(shí),電荷也消失;當(dāng)外力改變方向時(shí),兩晶面上的電荷符號(hào)也隨之改變。

壓電傳感器就是以壓電效應(yīng)為基礎(chǔ),將力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電量的器件。

典型的具有壓電效應(yīng)的物質(zhì)有石英晶體、壓電陶瓷和高分子壓電材料等。

4、壓電式加速度傳感器

當(dāng)傳感器感受振動(dòng)時(shí),質(zhì)量塊感受與傳感器基座相同的振動(dòng),并受到與加速度方向相反的慣性力的作用。這樣,質(zhì)量塊就有一正比于加速度的交變力作用在壓電片上。由于壓電片壓電效應(yīng),兩個(gè)表面上就產(chǎn)生交變電荷,當(dāng)振動(dòng)頻率遠(yuǎn)低于傳感器的固有頻率時(shí),傳感器的輸出電荷(電壓)與作用力成正比,亦即與試件的加速度成正比。

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