第四章 力敏传感器 教学目标： 1 ．了解弹性敏感元件的特性和要求。 2 ．了解几种常用测力称重传感器的特点、 3 ．掌握电阻应变效应及半导体的压阻效应 4 ．了解电桥电路的作用。 5 ．掌握单臂、双臂和全桥测量电路的异同点。 6 ．理解压电式传感器的工作原理。了解它的特点。 7 ．了解它们的应用。 力敏传感器是使用很广泛的一种传感器。它是生产过程中自动化检测的重要部件。它的种类很多，有直接将力变换为电量的如压电式、压阻式等，有经弹性敏感元件转换后再转换成电量的如电阻式、电容式和电感式等。它主要用于两个方面：测力和称重。本章介绍电阻应变式传感器、压阻式和压电式传感器。 §4 -1 （传感器中的）弹性敏感元件 一、弹簧管压力表的组成：（如图 4 -1 ） 图 4 -1 弹簧管压力表的组成框图 弹簧管——弹性敏感元件：将输入压力转换成自身的变形量（应变、位移或转角）。 二、弹性元件的基本特性： 1 ．变形：物体在外力作用下改变原来尺寸或形状的现象。 2 ．弹性：物体因受外力作用而产生变形，外力去掉后又恢复原状的特性。 3 ．弹性元件：具有弹性变形特性的物体。 4 ．弹性变形：弹性元件受外力作用而产生的变形。 5 ．弹性特性：作用在元件上的外力与相应变形（应变、位移或转角）之间的关系。 （1 ）刚度：弹性元件产生单位变形所需的力。 （2 ）灵敏度：在单位力作用下弹性元件产生的变形。 刚度和灵敏度表示了弹性元件的软硬程度。元件越硬，刚度越大，单位力作用下变形越小，灵敏度越小。 6．线性弹性元件：刚度和灵敏度为常数，作用力F 与变形X 成线性关系。 三、弹性敏感元件的基本要求及类型： 弹性元件在传感器技术中占有极其重要的地位。它首先把力、力矩或压力转换成相应的应变或位移，然后配合各种形式的传感元件，将被测力、力矩或压力变换成电量。 基本要求： （1）具有良好的机械特性（强度高、抗冲击、韧性好、疲劳强度高等）和良好的机械加工及热处理性能。 （2）良好的弹性特性（弹性极限高、弹性滞后和弹性后效小等）。 （3）弹性模量的温度系数小且稳定，材料的线膨胀系数小且稳定。 （4）抗氧化性和抗腐蚀性等化学性能良好。 2．弹性元件的形式： 2．根据弹性元件输入量的不同，可以分成两种基本类型： （1）变换力（力矩）弹性元件：等截面柱式、悬臂梁、圆环式和等截面薄板等。 （2）变换压力弹性元件：弹簧管、波纹管、膜片（力、压力均可...
