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电阻式传感器的应用与发展

刘剑锋徐宗涛王冰

[摘要]：传感器技术是信息技术的三大支柱之一，广泛用于日常生活以及工业

自动化、能源、交通、安防、环保、卫生等领域，具有举足轻重的作用。同时随

着人们对传感器研究的深入，各行各业也都逐渐的将这一技术应用于其发展过程

中，如汽车工业、化纤工业等。

本文主要从传感器的发展史出发，结合其在当今社会中的应用深入探究，着

重分析了电阻应变式传感器应用的基本原理、电路分析，以方便今后的学习。同

时对其今后的发展空间房展方向予以预测。

[关键词]：电阻传感器应变式电阻传感器功能发展

[正文]：

所谓传感器，即能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用输出信号

的器件或装置。电阻式传感器主要分为三类即：电阻应变式、固态压阻式、热电

阻式。

图一：传感器原理图

电阻应变式传感器是利用电阻的应变效应来完成工作的，即半导体材料或者

是金属材料在外力作用下产生机械性变时，其电阻值也相应的发生变化。

1.传感器的发展史

传感器是新技术革命和信息社会的重要技术基础，是现代科技的开路先锋，

美国早在80年代就声称世界已进入传感器时代，日本则把传感器技术列为十大

技术之创立。

日本科学技术厅制定的90年代重点科研项目中有70个重点课题，其中有

18项是与传感器技术密切相关。

美国早在80年代初就成立了国家技术小组（BTG），帮助政府组织和领导各

大公司与国家企事业部门的传感器技术开发工作。

从八十年代起，逐步在世界范围内掀起了一股“传感器热”。美国国防部将

传感器技术视为今年20项关键技术之一，日本把传感器技术与计算机、通信、

激光半导体、超导并列为６大核心枝术，德国视军用传感器为优先发展技术，英、

法等国对传感器的开发投资逐年升级，原苏联军事航天计划中的第五条列有传感

器技术。正是由于世界各国普遍重视和投入开发，传感器发展十分迅速，在近十

几年来其产量及市场需求年增长率均在10％以上。目前世界上从事传感器研制

生产单位已增到5000余家。美国、欧洲、俄罗斯各自从事传感器研究和生产厂

家1000余家，日本有800余家。

2.电阻应变式传感器的工作原理

电阻应变式传感器其电阻的变化主要用电桥来测量，利用粘贴在弹性元件上

的电阻应变片，将弹性元件的微小变化转成电量的变化，将放大后显示或记录。

为了使传感器的操作更加方便，在

设计与研制过程中要尽量保证其体积

与质量足够的小，即尽量提高传感器在

市场上的性价比。弹性元件是应变式传

图二：1—敏感栅2—基底3—引线4—粘结剂5—表面物感器的主要的关键部件，它的结构形

状，材料，加工精度，热处理工艺等关系到传感器的性能。在结构方面，要求弹

性元件只受到被测物理量的作用而减小其他物理量的影响。

电阻应变计主要由敏感栅、基底、引线、粘结剂、表面覆盖物五部分组成。

敏感栅作为把结构应变转化为编组变化的敏感元件，是构成电阻应变计的主要组

成部分。由基底材料支撑，使其与被粘物件保持绝缘。通常通过粘结剂与表面覆

盖物粘合。

电阻应变计作为一种把应变信号直接转化为电信号的敏感元件，因而适用于

各种传感器。下面将其在称重传感器中的应用结合电阻式应变传感器的工作原

理，具体分析电阻应变式传感器在现实生活生产中的应用。

图三：受拉前后的原理图

如图所示，将四个应变计分别安装在桥的四个臂上，电阻应变计R1和R3

受拉伸应力，R2与R4受压缩应力，那么这种安装的结果是当称重传感器承载后，

增加了电桥从C到A的最终输出电压，相反，当称重传感器由于受温度湿度等

其它条件影响而改变它的电阻时，由于增加或减少相同的量，