什么是應變傳感器？應變傳感器的使用及原理

更新時間：2024-05-11

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什么是應變傳感器？

應變傳感器

應變傳感器是一種將測量對象的應變作為電信號的變化進行檢測，并根據(jù)該電信號的變化來測量應變量的測量裝置。

它能夠進行極其準確和快速的響應測量，并且與靜態(tài)和動態(tài)應變測量兼容。

應變傳感器用于檢查汽車、鐵路、飛機和建筑物等結(jié)構(gòu)的強度和安全性。它還用于臨床醫(yī)學、康復、人體工程學等，可用于測量廣泛領(lǐng)域的物理量。

此外，應用應變傳感器的傳感器包括加速度傳感器、稱重傳感器、壓力傳感器、位移傳感器和扭矩傳感器。

應變傳感器的一般結(jié)構(gòu)是由薄絕緣膜上的薄金屬膜制成的鋸齒形布線。請注意，由金屬膜制成的布線是通過光刻形成的，并且應變傳感器使用特殊的粘合劑粘附到被測量的物體上。

應變傳感器通過將樣品表面上的應變轉(zhuǎn)換為電信號來執(zhí)行測量。使用該傳感器，整個電路的電阻根據(jù)樣品中的應變而變化，因此可以通過測量電阻來量化應變。如果待測物體在安裝有應變傳感器的情況下產(chǎn)生應變，則應變傳感器的鋸齒形接線將根據(jù)應變而膨脹和收縮。

當導線拉伸時，導線的截面積變小，電阻增大，當導線收縮，截面積增大時，電阻減小?？梢愿鶕?jù)電阻的變化來測量和量化應變量。惠斯通電橋電路用于檢測該應變傳感器電阻值的微小變化。

在惠斯通電橋電路中，電壓施加到電橋的輸入側(cè)，輸出側(cè)測量由于被測物體的應變而變化的電壓。根據(jù)該差異，可以檢測到應變傳感器接線的電阻變化，并由此可以量化被測物體上的應變。應變傳感器的接線大多由金屬箔制成，但也有一些由半導體制成。還有利用陶瓷壓電效應的應變傳感器。

應變傳感器包括單軸型和多軸型，單軸型僅具有一個鋸齒狀接線的元件，而多軸型則具有兩個或多個元件。在多軸設備中，兩個元件被布置為部分重疊。

有多種類型，例如適合測量泊松比的類型，以及適合應力分析的三元件部分重疊排列的類型。此外，具有多個平行排列元件的裝置適用于應力集中區(qū)域的應變分析。

除了根據(jù)測量對象選擇應變傳感器的類型和應變方向上的接線長度（標距）外，使應變傳感器的線膨脹系數(shù)與應變傳感器的線膨脹系數(shù)相匹配也很重要。被測物體的線性膨脹是一個重要點。

為了準確測量，需要去除被測物體上的銹跡、油漆等。另外，用砂紙等清理被測物體的表面，并對粘貼應變傳感器的表面進行脫脂也很重要。

為了使用應變傳感器進行精確測量，首先確定并標記待測物體上的準確位置。然后，將規(guī)定的粘合劑涂在應變傳感器的背面，將被測物體上的標記與應變傳感器上的中心標記對齊，并壓緊。

即使使用瞬間粘合劑，留出足夠的干燥時間也很重要。

應變傳感器利用鋸齒狀布線的電阻變化來測量應變量，但由于電阻值的誤差和應變傳感器的布線所有的誤差，會產(chǎn)生測量誤差。此外，連接應變傳感器與電源的引線電阻、測試環(huán)境的溫度和濕度等也是造成測量誤差的因素。

一些設備使用特定的應變傳感器和數(shù)據(jù)記錄器組合來自動糾正這些錯誤。