第四章电阻式传感器

电阻式传感器的基本原理是将被测量的变化转换成传感元件电阻值的变化，再经过转换电路变成电信号输出。常用来测量力、压力、位移、应变、扭矩、加速度等。电阻式传感器的结构简单、性能稳定、灵敏度较高，有的还适合于动态测量。第四章电阻式传感器第四章电阻式传感器工作原理，应变效应弹性敏感元件定义、特性、分类金属应变片的原理、结构、种类、主要特性测量电路应变式传感器应用4.1电阻应变式传感器电阻应变式传感器是一种利用电阻材料的应变效应，将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。【应变】物体在外部压力或拉力作用下发生形变的现象【弹性应变】当外力去除后，物体能够完全恢复其尺寸和形状的应变。【弹性元件】具有弹性应变特性的物体。【电阻应变效应】是指金属导体（如电阻丝）的阻值随变形（伸长或缩短）而发生改变的物理现象。4.1.1金属电阻应变片的基本原理此类传感器主要是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片组成。【电阻应变片】一种能将试件上的应变变化转换为电阻变化的传感元件。工作原理：

当被测物理量作用于弹性元件上，弹性元件在力、力矩或压力等的作用下发生变形，产生相应的应变或位移，然后传递给与之相连的应变片，引起应变片的电阻值变化，通过测量电路变成电量输出。输出的电量大小反映被测量的大小。结构：应变式传感器由弹性元件上粘贴电阻应变片构成。主要用来测量力、气体（液体）压力、加速度、重量等参数。其测量的关键是基于物体的形变。利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器电阻应变式传感器结构图4.1.1基本工作原理1．弹性敏感元件弹性敏感元件把力或压力转换成了应变或位移，然后再由转换电路将应变或位移转换成电信号。弹性敏感元件是力传感器中一个关键性的部件应具有良好的弹性、足够的精度，应保证长期使用和温度变化时的稳定性。（1）弹性敏感元件的特性参数①刚度——弹性敏感元件在外力作用下变形大小的量度。使弹性敏感元件产生单位位移所需要的作用压力（1）弹性敏感元件的特性参数②灵敏度——弹性敏感元件在单位力作用下产生变形的大小。它是刚度的倒数，即刚度和灵敏度：都是描述弹性特性的指标，互为倒数；从不同的侧面对同一特性的描述

*刚度描述的是在受力时，抵抗变形的能力

*灵敏度描述的是在受力时，变形的能力（1）弹性敏感元件的特性参数③弹性滞后——实际的弹性元件在加、卸载的正、反行程中变形曲线是不重合的，这种现象称为弹性滞后现象弹性滞后与材料结构、载荷特性和大小、温度等因素有关；弹性变形之差叫弹性敏感元件的滞后误差，会给测量带来误差。当比较两种材料时，应都用加载变形曲线或都用卸载变形曲线来比较，这样才有可比性。（1）弹性敏感元件的特性参数④弹性后效——弹性敏感元件所加载荷改变后，不是立即完成相应的变形，而是在一定时间间隔中逐渐完成变形的现象由于弹性后效存在，弹性敏感元件的变形始终不能迅速地跟随作用力的变化而变化

弹性敏感元件的材料及基本要求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。良好的弹性特性（弹性极限高、弹性滞后和弹性后效小等）。抗氧化性和抗腐蚀性等化学性能良好。（2）弹性敏感元件的分类①变换力的弹性敏感元件变换力的弹性敏感元件是指输入量为力F，输出量为应变或位移的弹性敏感元件。

常用的有实心轴、空心轴、等截面圆环、变截面圆环、悬臂梁、扭转轴等。弹性圆柱（柱式弹性敏感元件）

在力的作用下，往往以应变（物体在外部压力或拉力下发生形变）作为输出量。

在轴向承受作用力F（拉或压）时，根据与轴线呈角度，可求产生的相应的应力和应变。特点：结构简单，可承受很大载荷。在轴线方向上的应力、应变最大。用途：电阻应变式拉力或压力传感器悬梁壁（等截面）

一端固定一端自由的弹性敏感元件

特点：结构简单，加工方便，适用于较小力的测量悬梁壁（变截面）

自由端上加作用力时，在梁上各处产生的应变大小相等

特点：结构简单，加工方便，应变和位移较大扭转棒

在力矩测量中常常用到

圆环式一般为等截面圆环结构，圆环受力后容易变形，所以它的灵敏度较高，多用于测量较小的力，缺点是圆环加工困难，环的各个部位的应变及应力都不相等。（2）弹性敏感元件的分类①变换压力的弹性敏感元件将压力变换成应变或位移的变换压力的弹性敏感元件

a.弹簧管弹性敏感元件

弯成各种形状的空心管子，大多数是C型弹簧管；主要在流体压力测量中作为压力敏感元件，将压力变换为弹簧端部的位移；（2）弹性敏感元件的分类①变换压力的弹性敏感元件b.波纹管弹性敏感元件

表面上有许多同心环状皱纹的薄壁圆管。波纹管的轴向在液体压力下极易变形，即灵敏度非常好，可将压力（轴向力）变换为位移。（2）弹性敏感元件的分类①变换压力的弹性敏感元件c.薄壁圆筒弹性敏感元件

当筒内腔受压后，筒壁均匀受力并均匀向外扩张，在轴线方向产生位移和应变2．电阻应变片原理（1）电阻应变片测试原理（基于电阻应变效应）电阻应变效应：当金属丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值将发生变化。测试时，将应变片用粘接剂牢固的粘贴在被测试件表面上，随着试件受力变形，应变片的敏感栅也获得同样的变形，从而使其电阻随之发生变化。通过一定的测量电路将这种电阻的变化转换为电压或电流的变化，然后再用显示记录仪表将其显示记录下来，就能知道被测试件应变量的大小有一段长为

，截面为

，电阻率为的金属丝，则它的电阻为当电阻丝受到轴向拉力F作用时，轴向拉长，径向伸缩，电阻率增加，引起电阻值变化为，FFLL+dL2r2(r-dr)2．电阻应变片原理（1）电阻应变片测试原理（基于电阻应变效应）2．电阻应变片原理（1）电阻应变片测试原理（基于电阻应变效应）对于半径为r的圆导体，，又由材料力学可知，在弹性范围内，——电阻丝材料的泊松比，一般金属；——导体的纵向应变，其数值一般很小，常以微应变度量；——压阻系数，与材质有关；——为应力值；——材料的弹性模量2．电阻应变片原理（1）电阻应变片测试原理（基于电阻应变效应）金属电阻的灵敏度系数材料的几何尺寸变化引起的材料的电阻率随应变引起的（压阻效应）金属材料：以前者为主，则半导体：值主要是由电阻率相对变化所决定2．电阻应变片原理（1）电阻应变片测试原理（基于电阻应变效应）灵敏度系数K受两个因素影响一是应变片受力后材料几何尺寸的变化，即二是应变片受力后材料的电阻率发生的变化，即对金属材料：对半导体材料：大量实验证明，在电阻丝拉伸极限内，电阻的相对变化与应变成正比，即为常数2．电阻应变片原理（2）金属应变片结构丝绕式敏感栅——直径为0.025mm左右的合金电阻丝基底——绝缘覆盖层——保护外力作用位移、力、力矩、加速度、压力弹性敏感元件应变被测对象表面产生微小机械变形应变片敏感栅随同变形电阻值发生相应变化应变片2．电阻应变片原理（2）金属应变片结构【敏感栅】感受应变，并将其转换为电阻的变化（敏感元件）【基底】绝缘及传递应变。测量时，基底要准确地把试件的应变传递给敏感栅，同时绝缘性能好，否则应变片微小的电信号就要漏掉【覆盖层】保护作用。防尘、湿、蚀【引线】连接电阻丝与测量电路，输出电参量2．电阻应变片原理（2）金属应变片结构用应变片测量时，将其贴在被测对象表面上。当被测对象受力变形时，应变片的敏感栅也随之变形，其电阻值发生相应变化，通过转换电路转换为电压或电流的变化，用来直接测量应变。通过弹性敏感元件将位移、力矩、压力等物理量转换为应变，再通过应变片测量上述各量，做成各种应变式传感器。2．电阻应变片原理（2）金属应变片结构金属电阻应变片，材料电阻率随应变产生的变化很小，应变片电阻的相对变化与应变片纵向应变成正比，并且对同一电阻材料，是常数。其灵敏度系数多在1.7~3.6之间。2．电阻应变片原理（3）金属应变片种类金属箔式应变片在绝缘基底上，将厚度为0.003~0.01mm电阻箔材，利用照相制板或光刻腐蚀的方法，制成适用于各种需要的形状。2．电阻应变片原理（3）金属应变片种类金属箔式应变片尺寸准确，线条均匀，适应不同的测量要求；可制成多种复杂形状尺寸准确的敏感栅；与被测试件接触面积大，粘结性能好；散热条件好，允许电流大，灵敏度高；横向效应可以忽略；蠕变、机械之后小，疲劳寿命长。优点：缺点：电阻值的分散性大阻值调整2．电阻应变片原理（3）金属应变片种类金属薄膜应变片采用真空蒸发或真空沉积等方法，在薄的绝缘基片上，形成厚度在0.1以下的金属电阻材料薄膜敏感栅，再加上保护层，易实现工业化批量上产。优点：应变灵敏系数大，允许电流密度大，工作范围广，易实现工业化生产。问题：难以控制电阻与温度和时间的变化关系。3．电阻应变片的主要特性应变片的电阻值R应变片在未经安装，也不受外力情况下，于室温下测得电阻值。电阻系列：60，120，200，350，500，1000电阻值大可加大应变片承受电压输出信号大敏感栅尺寸也增大3．电阻应变片的主要特性（1）灵敏系数K应变计的灵敏系数直接关系到应变测量的精度。实验证明，在相当大的应变范围内，应变片灵敏系数K是常数K值通常采用从批量生产中每批抽样，在规定条件下通过实测确定，即应变计的标定,故K又称标定灵敏系数。标定条件：①试件材料取泊松比μ=0.285的钢；②试件单向受力；③应变力轴向与主应力方向一致。电阻应变片的灵敏系数k<电阻丝的灵敏系数k0，原因：粘结层传递变形失真；存在有横向效应3．电阻应变片的主要特性（2）横向效应将应变片沿轴向拉伸，则沿轴向各段直线上的电阻将增加，但在半圆弧段会横向收缩，引起阻值减小量，对轴向伸长引起阻值增加量相互抵消一部分。

因而同样应变时，阻值变化减小，K值减小，此现象为横向效应。FF当将应变片粘贴在被测试件上时,敏感栅是由n条长度为L的直线段和（n-1）个半径为r的半圆组成；直线段：沿轴向拉应变，电阻增加；圆弧段：沿轴向压应变，电阻减小。电阻应变片传感器是靠电阻值来度量应变的，所以希望它的电阻值只随应变而变，而不受其他因素影响。但粘贴到试件上的电阻应变片，除感受机械应变而产生电阻相对变化外，在环境温度变化时，也会引起电阻的相对变化，产生虚假应变，这种现象称为温度效应。温度变化对电阻应变片的影响是多方面的，这里仅考虑以下两种影响：3．电阻应变片的主要特性（3）温度效应温度误差①敏感栅电阻随温度的变化引起的误差。当环境温度变化

时，敏感栅材料的电阻温度系数为

，则引起电阻相对变化为：②试件材料的线膨胀引起的误差。当环境温度变化

时，因敏感栅材料和试件材料的膨胀系数不同，应变片产生附加的拉长(或压缩)，引起电阻的相对变化:3．电阻应变片的主要特性（3）温度效应3．电阻应变片的主要特性（3）温度效应线膨胀系数的影响应变片：试件：如：，附加形变：根据材料力学：附加电阻：3．电阻应变片的主要特性（3）温度效应可得，由于温度变化而引起的总电阻变化为：相应的虚假应变输出：应变片的温度补偿方法通常有两种：（1）自补偿

——为补偿温度变化，把粘贴在被测部位上电阻应变片，做成一种特殊形式。当温度变化时，产生的附加应变为零或相互抵消，这种特殊的应变片为温度自补偿应变片。

两种实现方式：

①单丝选择式自补偿法：

②双丝组合式自补偿法：

应变片的温度补偿方法通常有两种：（1）自补偿①单丝选择式自补偿法：电阻总相对变化量：实现温度补偿的条件为：

=0当被测试件的线膨胀系数已知时，通过选择敏感栅材料，使下式成立即可达到温度补偿的目的。优点：容易加工，成本低缺点：只适用特定试件材料，温度补偿范围也较窄。应变片的温度补偿方法通常有两种：（1）自补偿

②双丝组合式自补偿法：

这种应变片的敏感栅是由电阻温度系数为一正一负的两种合金丝串接而成。

当工作温度变化时，若R1栅产生正的虚假应变与R2栅产生负的虚假应变大小相等或相近，就可达到温度误差自补偿的目的。使温度变化时产生的电阻变化满足：UiU0R1R2R3R4应变片的温度补偿方法通常有两种：（2）桥路补偿

桥路补偿法中，应变片通常作为平衡电桥的一个臂来测量应变。利用电桥的和差特性，电桥的输出反应相邻桥臂的电阻值变化相减的结果。输出电压：令，则电桥平衡：设（2）桥路补偿UiU0R1R2R3R4温度不变化：温度变化：而温度变化时，R1变为：R2有相同的温度变化，变为R1和R2是相同的应变片，所以选择两个相同的应变片R1和R2，接在电桥的相邻桥臂上，处于相同温度场。R1——工作应变片，感受被测量变化引起的应变R2——补偿应变片，粘贴在一片不受力作用但与试件材料相同的补偿块上在不测应变时，桥电路平衡，所以，此时输出电压为：（2）桥路补偿优点：简单、方便，在常温下补偿效果好。缺点：在温度变化梯度较大的条件下，很难做到工作片与补偿片处于温度完全一致的情况，因而影响补偿效果。（3）热敏电阻补偿3．电阻应变片的主要特性（4）零漂和蠕变——粘贴在试件上的应变片，在恒温恒载条件下，指示应变量随时间单向变化的特性。当试件初始空载时，应变片示值仍会随时间变化的现象称为零漂；蠕变反映了应变片在长时间工作中对时间的稳定性；制作应变片时内部产生的内应力和工作中出现的剪应力，使丝栅、基底，尤其是胶层之间产生的“滑移”。——引起蠕变指示应变P003．电阻应变片的主要特性（5）应变极限应变片的线性(灵敏系数为常数)特性，只有在一定的应变限度范围内才能保持。当试件输入的真实应变超过某一限值时，应变片的输出特性将出现非线性。在恒温条件下，使非线性误差达到10%时的真实应变值，称为应变极限。10%应变极限是衡量应变片测量范围和过载能力的指标3．电阻应变片的主要特性（6）绝缘电阻应变片引线与被测试件之间的电阻值，取决于粘合剂及基底材料的种类。绝缘电阻过低，会造成应变片与试件之间漏电，产生测量误差。3．电阻应变片的主要特性（7）动态响应特性电阻应变片在测量频率较高的动态应变时，被测试件的应变是以应变波的形式进行传递的，传播速度与声波相同；应变波首先经过试件或弹性元件，然后经过粘合层和应变片基片，最后传播到应变片上，并由应变片将试件变形的应变波反映出来；试件/弹性元件当它依次通过一定厚度的粘接层、基底(两者都很薄，传播时间极短，可忽略不计)和敏感栅，而为应变片所响应时，就会有时间的滞后。当被测应变值随时间变化的频率很高时，应变片的这种响应滞后对动态(高频)应变测量，会产生误差。应变片的动态特性就是指其感受随时间变化的应变时之响应特性。a——试件产生的阶跃机械应变波；b——传播速度为v的应变波，通过栅长而滞后一段时间的理论响应特性；c——应变片对应变波的实际响应特性。应变片的动态响应特性应变片对阶跃应变的响应特性a——试件产生的阶跃机械应变波；b——传播速度为v的应变波，通过栅长而滞后一段时间的理论响应特性；c——应变片对应变波的实际响应特性。4．电阻应变片测量电路电阻应变片把机械应变信号转换成电阻后，由于应变量及其应变电阻变化一般都很微小，即难以直接精确测量，又不便直接处理。因此，必须采用转换电路或仪器，来测量这种微弱的变化，并把应变片的电阻变化转换成电压或电流变化。通常采用电桥电路实现这种转换。根据电源的不同，电桥分直流电桥和交流电桥。多采用直流电桥电路

优：

稳定度高，电源易得到，调节简单。

缺：不平衡工作时输出电流易受工频干扰，后接直流放大器易产生零漂移。平衡条件：R1R4=R2R3

或4．电阻应变片测量电路

（1）直流电桥电路直流电桥电路的4个桥臂是由R1、R2、R3、R4组成，其中a、c两端接直流电压Ui，而b、d两端为输出端，其输出电压为Uo。相对两臂电阻的乘积相等,或相邻两臂电阻的比值应相等。此时，输出电压Uo=0R4R34．电阻应变片测量电路

（1）直流电桥电路应变片工作时：电阻值变化很小，电桥相应输出电压也很小，一般需要加入放大器进行放大。由于放大器的输入阻抗比桥路输出阻抗高很多，所以此时，可视电桥的输出为开路情况。4．电阻应变片测量电路

（2）不平衡直流电桥的工作原理及灵敏度当电桥后面接放大器时，电桥输出端看成开路，电桥的输出式为：R4R3应变片工作时，其电阻变化，所以4．电阻应变片测量电路

（2）不平衡直流电桥的工作原理及灵敏度采用等臂电桥，即R1=R2=R3=R4=R。当时，略去上式中的高阶微量，则上式表明：

时，电桥的输出电压与应变成线性关系。若相邻两桥臂的应变极性一致，即同为拉或压应变，输出电压为两者之差；反之，则为两者之和。若相对两桥臂应变的极性一致，输出电压为两者之和；反之，则为两者之差。电桥供电电压U越高，输出电压Uo越大。增大电阻应变片的灵敏系数K，可提高电桥的输出电压。4．电阻应变片测量电路

（1）直流电桥电路R4R3当负载RL→∞时，电桥输出电压为：①电桥平衡条件当电桥平衡时，Uo=0，则有：或电桥平衡条件：欲使电桥平衡，其相邻两臂电阻的比值应相等，或相对两臂电阻的乘积应相等。4．电阻应变片测量电路

（1）直流电桥电路②电压灵敏度应变片工作时：电阻值变化很小，电桥相应输出电压也很小，一般需要加入放大器进行放大。由于放大器的输入阻抗比桥路输出阻抗高很多，所以此时仍视电桥为开路情况。当受应变时：若应变片电阻变化为，其它桥臂固定不变，电桥输出电压Uo≠0，则电桥不平衡，输出电压为4．电阻应变片测量电路

（1）直流电桥电路②电压灵敏度设桥臂比n=R2/R1，由于，分母中可忽略，并考虑到平衡条件R2/R1=R4/R3，则上式可写为：电桥电压灵敏度定义为：4．电阻应变片测量电路

（1）直流电桥电路②电压灵敏度分析：电桥电压灵敏度正比于电桥供电电压，供电电压越高，电桥电压灵敏度越高，但供电电压的提高受到应变片允许功耗的限制，所以要作适当选择；电桥电压灵敏度是桥臂电阻比值n的函数，恰当地选择桥臂比n的值，保证电桥有较高的电压灵敏度。当E值确定后，n取何值时，才能使KU最高？4．电阻应变片测量电路

（1）直流电桥电路②电压灵敏度——n值的选择思路：，求的最大值求得n=1时，为最大值。即在供桥电压E确定时，当R1=R2=R3=R4时，电桥电压灵敏度最高，此时有：结论：当电源电压E和电阻相对变化量一定时，电桥的输出电压及其灵敏度也是定值，且与各桥臂电阻阻值大小无关。14．电阻应变片测量电路

（1）直流电桥电路③非线性误差及其补偿方法理想情况（略去分母中的项）：实际情况（保留分母中的项）：与的关系式非线性的，非线性误差为：4．电阻应变片测量电路

（1）直流电桥电路③非线性误差及其补偿方法如果桥臂比n=1，则：例如：对于一般应变片：所受应变通常在5000以下，若取，则

，计算得非线性误差为0.5%；若，时，，则得到非线性误差为6%，故当非线性误差不能满足测量要求时，必须予以消除。4．电阻应变片测量电路

（1）直流电桥电路③非线性误差及其补偿方法假设不成立时：单臂电桥，即R1桥臂变化，理想的线性关系为：实际输出电压电桥的相对非线性误差为：4．电阻应变片测量电路

（1）直流电桥电路③非线性误差及其补偿方法采用等臂电桥，即R1=R2=R3=R4=R。当时，略去上式中的高阶微量，则R4R3R4R34．电阻应变片测量电路

（1）直流电桥电路③非线性误差及其补偿方法减小和消除非线性误差的方法差动电桥4．电阻应变片测量电路

（1）直流电桥电路③非线性误差及其补偿方法半桥差动：在试件上安装两个工作应变片，一个受拉应变，一个受压应变，接入电桥相邻桥臂。该电桥输出电压为：若，则得：可知：与成线性关系，无非线性误差，而且电桥电压灵敏度，，是单臂工作时的2倍。4．电阻应变片测量电路

（1）直流电桥电路③非线性误差及其补偿方法全桥差动：电桥四臂接入4片应变片，即2个受拉应变，2个受压应变，将2个应变符号相同的接入相对桥臂上。若，且，则：可知：全桥差动电路不仅没有非线性误差，而且电压灵敏度为单片工作时的4倍。4．电阻应变片测量电路

（2）交流电桥电路引入原因：由于应变电桥输出电压很小，一般都要加放大器，而直流放大器易产生零漂，因此应变电桥多采用交流电桥。由于供桥电源为交流电源，引线分布电容使得二桥臂应变片呈现复阻抗特性，即相当于两只应变片各并联了一个电容。R4R3～R4R3～交流电桥4．电阻应变片测量电路

（2）交流电桥电路每一桥臂上，复阻抗分别为：式中，表示应变片引线分布电容4．电阻应变片测量电路

（2）交流电桥电路交流电桥输出：电桥平衡条件：，即：整理可得：变形为：交流电桥的平衡条件（实部、虚部分别相等）：4．电阻应变片测量电路

（2）交流电桥电路交流电桥平衡调节4．电阻应变片测量电路

（2）交流电桥电路如果采用差动结构：当被测应力变化引起工作应变片阻值变化时，电桥输出为：5．电阻应变式传感器的应用应变片能将应变直接转换成电阻的变化其他物理量（力、压力、加速度等），需先将这些量转换成应变——弹性元件应变式传感器的组成：弹性元件、应变片、附件（补偿元件、保护罩等）5．电阻应变式传感器的应用（1）应变式力传感器被测物力量：荷重或力主要用途：作为各种电子称与材料试验机的测力元件、发动机的推力测试、水坝坝体承载状况监测等。力传感器的弹性元件：柱式、筒式、环式、悬臂式等。5．电阻应变式传感器的应用（1）应变式力传感器——柱（筒）式力传感器R4R3圆柱形拉力传感器：R1、R2、R3、R4是四个完全相同的应变片，R1、R4竖粘，为轴向贴片，感受拉伸，正应变；R2、R3横粘，为径向贴片，感受压缩，负应变。5．电阻应变式传感器的应用（1）应变式力传感器——环式力传感器薄臂圆环式应变式传感器内贴取“-”，外贴取“+”h-圆环厚度；b-圆环宽度；E-材料弹性模量

测量F（1）应变式加速度传感器用途：主要用于物体加速度的测量；工作原理：物体运动加速度与作用它的力成正比，与物体质量成反比传感器壳体与被测对象刚性连接；被测物体以加速度a运动时，质量块受到惯性力作用；悬梁壁变形，应变片产生应变，应变片电阻变化6．电阻应变式传感器的实际应用（2）应变式电阻式电子秤电子秤的核心是称重传感器，此外还有放大电路、A/D转换电路、显示或控制电路组成。物体质量通过悬臂梁结构发生形变，再通过应变片，转化为电量输出。6．电阻应变式传感器的实际应用称重传感器感受到被测物体的重量，输出一个小信号，经过放大电路，成为电信号，通过A/D转换电路→数字信号，用于显示/控制。（2）应变式电阻式电子秤6．电阻应变式传感器的实际应用称重传感器放大A/D转换MCS-51显示定值控制（3）导电式水位传感器当水位低于检测电极时，两电极呈绝缘状态，电路无电流，传感器输出电压为0；当水位与检测电极接触时，测量电路有电流，指示电路中的仪表发生偏转，且有输出电压；通过仪表或输出电压得知水位达到预定高度。把输出电压和控制电路连接，可对供水系统进行自动控制。6．电阻应变式传感器的实际应用4.1压阻式传感器压阻效应——固体受到力的作用后，其电阻率要发生变化的现象。半导体材料的压阻效应特别强。压阻式传感器是利用固体的压阻效应制成的一种测量装置。压阻式传感器的灵敏系数大，分辨率高，频率响应高，体积小。它主要用于测量压力、加速度和载荷等参数。由于半导体材料对温度很敏感，因此压阻式传感器的温度误差较大，必须要有温度补偿。惠斯通电桥（又称单臂电桥）是一种可以精确测量电阻的仪器；G为检流计，用以检查它所在的支路有无电流；当G无电流通过时，称电桥达到平衡。平衡时，四个臂的阻值满足：R1R4=R2R34.1压阻式传感器2个扩散电阻在正应力区，另2个在负应力区；当压力作用时，弹性膜片变形，形成正、负应变区，同时材料由于压阻效应，电阻率发生相应变化；恒定电流供电时，若4个电阻阻值相等，且应力作用时的阻值变化量也相等，电桥的输出为4.1压阻式传感器5．压阻效应电桥的输出为电桥的输出电压与电阻的变化量成正比，即与被测量成正比；同时也与电源电流成正比，即输出与恒流源的供给电流大小与精度有关，不受温度影响，这是恒流源供电的优点。对压阻式传感器，当未受压力时，4个电阻无变化，输出电压越小越好；器件感受压力时，产生一个与压力成正比的电信号输出U0R4R3～R4R3～当