力敏传感器测量原理

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力敏传感器测量原理：电阻应变式传感器是通过弹性敏感元件将外部的应力转换成应变ε，再根据电阻应变效应，由电阻应变片将应变转换成电阻值的微小变化，通过测量电桥转换成电压或电流的输出。

力敏传感器是将应力、压力等力学量转换成电信号的转换器件。力敏传感器有电阻式、电容式、电感式、压电式和电流式等多种形式，它们各有优缺点。半导体压力传感器的主要技术性能：输出3~20mV/V; 精度0.25%; 频率0~ 5000Hz; 工作温度-55~120摄氏度。这种传感器的优点是体积小、成本低，缺点是对湿度十分敏感。压电式力敏传感器的优点是灵敏度高，工作温度范围宽(-70~250摄氏度)，缺点是成本稍高。近年来，压电式力敏传感器的应用领域和市场销售额明显扩大。

1、压阻式传感器

压阻式传感器是通过扩散工艺将四个半导体应变电阻制作在同一硅片上，利用半导体材料的压阻效应制成的传感器。它由于工艺一致性好，灵敏度相等，因此漂移抵消，迟滞、蠕变非常小，动态响应快，测量精度高、稳定性好、温度范围宽、易小型化、能批量生产和使用方便。

工作原理：压阻式传感器的工作主要基于压阻效应，而压阻效应是在半导体材料上施加作用力时，其电阻率将发生显著变化的现象。

2、压阻式压力传感器

固态压阻式压力传感器的传感器硅膜片两边有两个压力腔。一个是和被测压力相连接的高压腔，另一个是低压腔，和大气相通。

3、压电式传感器

压电式传感器是基于某些材料受力后在其表面产生电荷的压电效应为转换原理的传感器。它是一种典型的有源传感器，又称自发电式传感器。它具有体积小，重量轻，频率宽，灵敏度高，结构简单，工作可靠等特点。

工作原理：当某些晶体或多晶体陶瓷在一定的方向上受到外力作用时，在某两个对应的晶面上，会产生符号相反的电荷。当外力消失时，电荷也消失；当外力改变方向时，两晶面上的电荷符号也随之改变。

压电传感器就是以压电效应为基础，将力学量转换为电量的器件。

典型的具有压电效应的物质有石英晶体、压电陶瓷和高分子压电材料等。

4、压电式加速度传感器

当传感器感受振动时，质量块感受与传感器基座相同的振动，并受到与加速度方向相反的惯性力的作用。这样，质量块就有一正比于加速度的交变力作用在压电片上。由于压电片压电效应，两个表面上就产生交变电荷，当振动频率远低于传感器的固有频率时，传感器的输出电荷（电压）与作用力成正比，亦即与试件的加速度成正比。