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电阻式传感器测量原理和测量电路

日期:2020-09-19 20:46
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摘要:
电阻式传感器测量原理和测量电路
一、电阻式传感器测量原理



电阻式传感器的基本原理是将被测的非电量转化成电阻值的变化,再经过转换电路变成电量输出。根据传感器组成材料变化或传感器原理变化,产生了各种各样的电阻式传感器,主要包括压敏式传感器、热敏传感器、光敏传感器、湿敏传感器。



电阻传感器可以测量力、压力、位移、应变、加速度和温度等非电量参数。电阻式传感器结构简单,性能稳定,灵敏度较高,有的还可用于动态测量。



二、电阻式传感器测量电路



以典型的固态压阻式压力传感器为例,硅单晶材料在受到外力作用产生极微小应变时,其内部原子结构的电子能级状态会发生变化,从而导致其电阻率剧烈变化。用此材料制成的电阻也就出现极大变化,这种物理效应称为压阻效应。利用压阻效应原理,采用集成工艺技术经过掺杂、扩散,沿单晶硅片上的特点晶向,制成应变电阻,构成惠斯登电桥(Wheatstonebridge),利用硅材料的弹性力学特性,在同一片硅材料上进行各向异性微加工,就制成了一个集力敏与力电转换检测于一体的扩散硅传感器。再给传感器匹配一个放大电路及相关外围部件,使之输出一个标准信号,就组成了一台完整的变送器。



硅压阻式传感器一般对温度比较敏感,但随着集成工艺技术的进步,扩散硅敏感膜的四个电阻一致性也得到进一步提高,而且在新一代的传感器中,原始的手工补偿已被激光调阻、计算机自动修调等技术所替代,传感器的温度系数已经非常小了,工作温度范围也大幅度提高了。

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