電阻應(yīng)變式傳感器工作原理

電阻應(yīng)變片是一種常用的應(yīng)力感應(yīng)元器件，在電子秤、體脂秤等稱重產(chǎn)品中應(yīng)用比較廣泛，如小米和華為的體脂秤都是用電阻應(yīng)變片來測量的，將重量的變化轉(zhuǎn)化成電阻值的變化，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為電壓的變化。將電阻應(yīng)變片加上合適的結(jié)構(gòu)件外殼后即成為應(yīng)變感應(yīng)傳感器。

應(yīng)變片用來設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，為了更加精確的測量電阻的變化，一般會(huì)設(shè)計(jì)一個(gè)惠斯通電橋電路，該電路由四個(gè)電阻構(gòu)成，其中三個(gè)是參數(shù)計(jì)算好的定值電阻，另外一個(gè)是應(yīng)變片。電路如下：

在初始狀態(tài)下，R1R3的乘積與R2R4的乘積相等，所以所檢測到的電壓差為零。當(dāng)外界應(yīng)力發(fā)生變化后，應(yīng)變電阻R4的阻值發(fā)生變化，平衡被打破，檢測到電壓差。

假設(shè)電壓為VCC，流過R1和R2的電流假設(shè)是I1，流過R4和R3的電流假設(shè)是I2，則電流的計(jì)算方法如下：

I1=VCC/（R1+R2），I2=VCC/（R3+R4），

R2兩端的電壓V1=VCC×R2/（R1+R2）;

R3兩端的電壓V2=VCC×R3/（R3+R4）;

通過以上計(jì)算公司得到壓差ΔU=VCC×（R2R4-R3R1）/［（R1+R2）（R3+R4）］，

再將ΔU送入差分放大電路，放大到合適的數(shù)值后即可被單片機(jī)采樣得到，從而計(jì)算出重量值，即實(shí)現(xiàn)了重量的檢測。

電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用

電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用一般是在檢測受力變化的場景下的。舉幾個(gè)例子：

1、柱（筒）式力傳感器：應(yīng)用在電子秤和測力機(jī)的測力元件上、發(fā)動(dòng)機(jī)推力測試、水壩荷載監(jiān)測等；

2、應(yīng)變式壓力傳感器：流動(dòng)介質(zhì)的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)壓力，比如氣流或者水流在管道內(nèi)的壓力監(jiān)測；

3、應(yīng)變式容器內(nèi)液體重量傳感器：監(jiān)測液體重量；

4、應(yīng)變式加速度傳感器：檢測加速度大小（原理是當(dāng)物體以加速度a運(yùn)動(dòng)時(shí)，其質(zhì)量塊受到相反的慣性力作用，通過傳感器檢測慣性力即可）；

5、電子皮帶秤上的力敏應(yīng)變片。