什么是力敏傳感器？

　　力敏傳感器是使用很廣泛的一種傳感器。它是生產過程中自動化檢測的重要部件。它的種類很多，有直接將力變換為電量的如壓電式、壓阻式等，有經彈性敏感元件轉換后再轉換成電量的如電阻式、電容式和電感式等。它主要用于兩個方面：測力和稱重。本章介紹電阻應變式傳感器、壓阻式和壓電式傳感器。

　　力敏傳感器的工作原理

　　電阻應變式傳感器是通過彈性敏感元件將外部的應力轉換成應變ε，再根據電阻應變效應，由電阻應變片將應變轉換成電阻值的微小變化，通過測量電橋轉換成電壓或電流的輸出。

　　力敏傳感器的單筆電橋和雙臂電橋以及差動電橋：

　　1、單臂電橋：

　　圖中的電阻R1為電阻應變片。起始時，應變片未承受應變，電橋平衡：R1 R3= R2 R4 ，此時 UO=0。

　　當應變片承受應變時，則R1增大為R1+ΔR，

　　對于等臂電橋和輸出對稱電橋，此時的輸出電壓為：

　　2、雙臂電橋：

　　電阻R1、R2為應變片，R3、R4為固定電阻。當應變片承受應變時，R1增大為R1+ΔR，同時R2減小為R2－ΔR，此時的輸出電壓為單臂工作時的兩倍。

　　3、差動電橋：

　　電阻R1、R2 、R3、R4均為應變片。當應變片承受應變時，則R1和R3增大ΔR，R2和R4減小ΔR，此時的輸出電壓為單臂工作時的四倍。

　　結論：上述三種工作方式中，差動全橋工作方式的靈敏度最高，差動半橋次之，單臂電橋靈敏度最低。采用全橋（或雙臂半橋）還能實現溫度變化的自動補償：

　　力敏傳感器有哪幾種？

　　1、壓阻式傳感器

　　壓阻式傳感器是通過擴散工藝將四個半導體應變電阻制作在同一硅片上，利用半導體材料的壓阻效應制成的傳感器。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，動態響應快，測量精度高、穩定性好、溫度范圍寬、易小型化、能批量生產和使用方便。

　　工作原理：壓阻式傳感器的工作主要基于壓阻效應，而壓阻效應是在半導體材料上施加作用力時，其電阻率將發生顯著變化的現象。

　　2、壓阻式壓力傳感器

　　固態壓阻式壓力傳感器的結構如圖4-12所示，傳感器硅膜片兩邊有兩個壓力腔。一個是和被測壓力相連接的高壓腔，另一個是低壓腔，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生電荷的壓電效應為轉換原理的傳感器。它是一種典型的有源傳感器，又稱自發電式傳感器。它具有體積小，重量輕，頻率寬，靈敏度高，結構簡單，工作可靠等特點。

　　工作原理：當某些晶體或多晶體陶瓷在一定的方向上受到外力作用時，在某兩個對應的晶面上，會產生符號相反的電荷。當外力消失時，電荷也消失；當外力改變方向時，兩晶面上的電荷符號也隨之改變。

　　壓電傳感器就是以壓電效應為基礎，將力學量轉換為電量的器件。

　　典型的具有壓電效應的物質有石英晶體、壓電陶瓷和高分子壓電材料等。

　　4、壓電式加速度傳感器

　　當傳感器感受振動時，質量塊感受與傳感器基座相同的振動，并受到與加速度方向相反的慣性力的作用。這樣，質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，兩個表面上就產生交變電荷，當振動頻率遠低于傳感器的固有頻率時，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。