传感器与检测技术3电阻式

电阻（应变式）传感器知识单元与知识点应变、应变效应的基本概念；应变电阻式传感器的工作原理、测量电路与典型应用；电阻应变片的温度误差及其补偿。能力点深入理解应变、应变效应的基本概念；理解应变片的分类；把握应变电阻式传感器的工作原理、直流电桥与交流电桥的平衡条件与电压灵敏度特性；会分析电阻应变片的温度误差及其补偿方法、直流电桥的非线性误差及其补偿方法；了解应变电阻式传感器的典型应用。重难点重点：应变与应变效应的涵义；电阻应变片的温度误差及其补偿方法；应变电阻式传感器的工作原理；电阻应变片的测量电路。难点：电阻应变片的温度误差及其补偿方法、直流电桥的非线性误差及其补偿方法。学习要求掌握应变、应变效应的基本概念；牚握应变电阻式传感器的工作原理、直流电桥与交流电桥的平衡条件与电压灵敏度特性；掌握产生电阻应变片温度误差的主要原因及其补偿方法；了解应变片的分类、应变电阻式传感器的典型应用；会分析半桥差动、全桥差动对非线性误差和电压灵敏度的改善。电阻传感器电位器式（第一章实例）机械位移（角位移）电阻电压输出应变式：热电阻：热敏电阻：工作原理：将被检测的变化转换为传感去的电阻值得变化，再经过测量电路实现对测量结果的电量输出。应变式传感器应变（stress）: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应变式传感器工作原理：电阻应变片工作原理：

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形变，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应用：广泛用于力、力矩、压力、加速度、重量等参数的测量特点：非线性小，电阻变化同应变正比、尺寸小，质量轻，测量范围大（量级）误差小，精度高环境要求较低，适合复杂和恶劣环境

金属丝受拉时，l变长、r变小，导致R变大。应变效应电阻应变片的工作原理是基于应变效应即导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应发生变化，这种现象称为“应变效应”。应变效应

具有应变效应的金属电阻丝，在未受到外力时，其电阻值

受到拉力F作用时

ε:称为金属丝长度方向上的应变或轴向应变K:应变灵敏系数:单位应变引起的电阻相对变化。实验表明，在金属丝拉伸比例极限内，电阻相对变化与轴向应变成正比。通常K在1.6～2.8范围内。当电阻丝受到拉力F作用时，将伸长Δl，横截面积相应减小ΔA，电阻率因材料晶格发生变形等因素影响而改变了Δρ，从而引起电阻值变化量为

：式中：dL/L——长度相对变化量，用应变ε表示为

电阻相对变化量：

dA/A——圆形电阻丝的截面积相对变化量，设r为电阻丝的半径，微分后可得dA=2πrdr，则：材料力学：在弹性范围内，金属丝受拉力时，沿轴向伸长，沿径向缩短，轴向应变和径向应变的关系可表示为：μ为电阻丝材料的泊松比，负号表示应变方向相反。

推得：定义：电阻丝的灵敏系数（物理意义）：单位应变所引起的电阻相对变化量。其表达式为灵敏度系数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1+2μ二是应变片受力后材料的电阻率发生的变化，即（∆ρ/ρ）/ε。测量原理：在外力作用下，被测对象产生微小机械变形，应变片随着发生相同的变化，同时应变片电阻值也发生相应变化。当测得应变片电阻值变化量为ΔR时，便可得到被测对象的应变值，根据应力与应变的关系，得到应力值σ为：σ=E·ε

3.1.2电阻应变片种类对金属材料：1+2μ＞＞(∆ρ/ρ)/ε对半导体材料：(∆ρ/ρ)/ε＞＞1+2μ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K为常数。

常用的电阻应变片有两种：金属电阻应变片(应变效应)半导体应变片（压阻效应）应变片的种类金属电阻应变片（应变效应为主）远远大于半导体应变片(压阻效应)因此：实验证明，πE比1+2μ大上百倍，所以1+2μ可以忽略，因而半导体应变片的灵敏系数为：和压电系数和弹性模量有关，为常数。结论：应变力正比于应变，应变力也正比于电阻的变化。

测量原理：在外力作用下，被测对象产生微小机械变形，应变片随着发生相同的变化，同时应变片电阻值也发生相应变化。当测得应变片电阻值变化量为ΔR时，便可得到被测对象的应变值，根据应力与应变的关系，得到应力值σ为：σ=E·ε

应变力正比于电阻值的变化应变片的基本结构电阻丝(敏感栅)—敏感元件基底—绝缘、传递应变、粘贴作用盖层—保护敏感栅引线--连接测量导线之用应变片粘贴在传感器弹性元件或被测试件上。规格：3mm*10mm优点:.金属应变片稳定性和温度特性好金属丝：价格便宜，多用于要求不高的应变、应力的大批量、一次性试验。箔式应变片的一致性较好，适合于大批量生产，广泛用于各种应变式传感器制造。缺点:灵敏度系数小.半导体应变片：优点：应变灵敏度大;体积小;缺点灵敏度的一致性差、温漂大、电阻与应变间非线性严重。在使用时，需采用温度补偿及非线性补偿措施。

思考：

判断表2-1中，哪些型号是半导体应变片？为什么？温度误差及其补偿（1）

温度误差

应变片的阻值受环境温度(包括被测试件的温度)影响很大。由于环境温度变化引起的电阻变化与试件应变所造成的电阻变化几乎有相同的数量级，从而产生很大的测量误差，称为应变片的温度误差，又称热输出。因环境温度改变而引起电阻变化的两个主要因素：应变片的电阻丝(敏感栅)具有一定温度系数；电阻丝材料与测试材料的线膨胀系数不同。

应变片的温度误差及补偿3.2.1应变片的温度误差由于测量现场环境温度的改变而给测量带来的附加误差，称为应变片的温度误差。产生应变片温度误差的主要因素有下述两个方面。

1)电阻温度系数的影响敏感栅的电阻丝阻值随温度变化的关系可用下式表示：

Rt=R0(1+α0Δt)

式中:Rt——温度为t时的电阻值；

R0——温度为t0时的电阻值；α0——温度为t0时金属丝的电阻温度系数；Δt——温度变化值，Δt=t-t0。当温度变化Δt时，电阻丝电阻的变化值为：

ΔRα=Rt-R0=R0α0Δt

Rt=R0(1+α0Δt)

2)试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响当试件与电阻丝材料的线膨胀系数相同时：环境温度变化不会产生附加变形。当试件与电阻丝材料的线膨胀系数不同时：环境温度变化，电阻丝会产生附加变形，从而产生附加电阻变化。设电阻丝和试件在温度为0℃时的长度均为l0,它们的线膨胀系数分别为βs和βg，若两者不粘贴，则它们的长度分别为：电阻丝：试件：当两者粘贴在一起时，电阻丝产生的附加变形Δl、附加应变εβ和附加电阻变化ΔRβ分别为：

由于温度变化而引起的应变片总电阻相对变化量为

结论：因环境温度变化而引起的附加电阻的相对变化量，除了与环境温度有关外，还与应变片自身的性能参数（K0,α0,βs）以及被测试件线膨胀系数βg有关。对应应变即为公式3-22

电阻应变片的温度补偿方法电阻应变片的温度补偿方法通常有线路补偿和应变片自补偿两大类。

电桥补偿是最常用且效果较好的电阻片温度误差补偿方法。

电桥补偿法电路分析g为由桥臂电阻和电源电压决定的常数。由上式可知，当R3和R4为常数时，R1和R2对电桥输出电压Uo的作用方向相反。利用这一基本关系可实现对温度的补偿。R3,R4为常数，R1,R2对输出的作用效果相反。测量方法：应变片贴在被测试件的表面，不唱片贴在被测试件材料一样的补偿块上，且只有应变片承受应变。1、当被测试件不承受应变时：R1和R2又处于同一环境温度为t的温度场中，调整电桥参数使之达到平衡，此时有：工程上，一般按R1=R2=R3=R4

选取桥臂电阻。

温度补偿的实现：当温度升高或降低Δt=t-t0时，两个应变片因温度而引起的电阻变化量相等，电桥仍处于平衡状态，即：

应变的测量：被测试件有应变ε的作用，则工作应变片电阻R1又有新的增量ΔR’1=R1Kε，而补偿片因不承受应变，故不产生新的增量，此时电桥输出电压为：可见：电桥的输出电压Uo仅与被测试件的应变ε有关，而与环境温度无关。如果选取R1=R2=R3=R4，一般，输出电压=？ΔR1<<R1注意补偿条件（理解加记忆）：

①在应变片工作过程中，保证R3=R4。②R1和R2两个应变片应具有相同的电阻温度系数α、线膨胀系数β、应变灵敏度系数K和初始电阻值R0。③粘贴补偿片的补偿块材料和粘贴工作片的被测试件材料必须一样，两者线膨胀系数相同。④两应变片应处于同一温度场。

在没有承受应变的时候,却有输出,(6%的误差)尽量保持恒温测量要减小温度温差，可考虑采用：不要长时间测量；对工作的电阻实施恒温措施；对电阻R2做温度误差补偿，即采用补偿应变片。自动改变电源电压的补偿线路

对于金属应变片，温度升高，灵敏度会下降，试分析此种方法如何实现温度的补偿自动改变电源电压的补偿线路3.1.4工程测试中的注意事项在使用惠斯顿电桥检测应变信号时，由于输出信号量通常非常微小，如μV甚至nV级，在这种测量时，应注意：1.导线选用/连接与操作

为了满足小信号、低漂移和抗干扰性的要求，连接电阻应变片的导线应选用2芯或4芯双绞带金属屏蔽和护套的PVC电缆，线径不能太小；为提高抗干扰性能，需要对屏蔽线作适当的连接；测量过程中不要移动导线。2.电源

电源的质量将影响整个测量电路的有效性，如果电源纹波大、稳定性差，将不能实现微小信号检测，因此，应根据测量信号的最小值和最小变化量，选取和设计电源方案。在采用直流电源时，应尽可能采用线性电源，降低电源纹波。工程测试中的注意事项

输出信号量通常非常微小，如μV甚至nV级，一级放大无法放大到可靠信号：3信号滤波和放大电路

在信号获取过程中，一般需要对信号进行逐次放大、滤波。对信号进行滤波和放大时，对元件的要求较高，否则反而可能带来噪声，涉及的元器件主要有差分放大运算器（AD620，AD623）、精密运放（用于电压跟随、提高输入阻抗）、采样电阻电容，精密A/D,选用时应尽量达到的性能参数要求主要有：尽可能小的输入电压噪声；尽可能小的输入失调电压（μV级）；尽可能小的输入失调漂移，即受温度影响情况，对于测量精度要求高的场合，该值应该为nV/℃级；较高的共模抑制比；符合测量信号的频带范围，即带宽。微小的机械变化（10-3-10-6）常规的金属应变片的灵敏度系数（K=2）较小，阻值变化小（10-1-10-4）

为了测量应变片的电阻微小变化，需要采用特别设计的测量电路，采用直流电桥或者交流电桥，通常还要加入放大器，放大器的输入阻抗比电桥输出阻抗大的多，视为开路状态，3.3测量电路

电阻应变式传感器测量转换电路

例如:有一金属箔式应变片，标称阻值R0为100，灵敏度K=2，粘贴在横截面积为9.8mm2的钢质圆柱体上，钢的弹性模量E=2*1011N/m2，所受拉力F=0.2t，受拉后应变片的阻值R的变化量仅为0.2，所以必须使用不平衡电桥来测量这一微小的变化量。下面分析该桥式测量转换电路是如何将R/R转换为输出电压Uo的。

△3.3.1直流电桥

1.直流电桥平衡条件图3.5直流电桥

当RL→∞时，电桥输出电压为：

当电桥平衡时，Uo=0，则有：

R1R4=R2R3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。电桥平衡条件

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ΔR，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

设桥臂比n=R2/R1，由于ΔR1<<R1，分母中ΔR1/R1可忽略，并考虑到平衡条件R2/R1=R4/R3，则上式可写为：

定义电桥电压灵敏度定义为：

分析：

①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；②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，保证电桥具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？分析：思路：dKU/dn=0求KU的最大值

求得n=1时，KU为最大值。即在供桥电压确定后，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ΔR1/R1一定时，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。

3.非线性误差及其补偿方法与ΔR1/R1的关系是非线性的，非线性误差为

理想情况（略去分母中的ΔR1/R1项）：实际情况（保留分母中的ΔR1/R1项）：如果桥臂比n=1，则：减小和消除非线性误差的方法1提高桥臂之比2采用差动电桥(半桥差动全桥差动)差动电桥

减小和消除非线性误差的方法半桥差动：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ΔR1=ΔR2，R1=R2，R3=R4，则得：

可知：Uo与ΔR1/R1成线性关系，无非线性误差，而且电桥电压灵敏度KU=E/2，是单臂工作时的两倍。

全桥差动：电桥四臂接入四片应变片，即两个受拉应变，两个受压应变，将两个应变符号相同的接入相对桥臂上。若ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4，且R1=R2=R3=R4，则：结论：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。例题：应变片的电阻R=400欧，应变片的灵敏度系数K=2.05，设被测应变ε=1000um/m.弹性模量已知为求（1)ΔR/R和ΔR；（2）如果电桥供电电源电压E=3V,计算全桥差动电路的输出电压。例题：应变片的电阻R=400欧，应变片的灵敏度系数K=2.05，设被测应变ε=1000um/m.弹性模量已知为求（1)ΔR/R和ΔR；（2）如果电桥供电电源电压E=3V,计算全桥差动电路的输出电压。解答：ΔR/R=Kε=2.05*1000um/m=2.05*10^-3ΔR=KεRUo=EΔR/R=6.15mV

3.3.2交流电桥()引入原因：由于应变电桥输出电压很小，一般都要加放大器，而直流放大器易于产生零漂，因此应变电桥还多采用交流电桥（抑制零漂）。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。图3.7交流电桥

式中,C1、C2表示应变片引线分布电容。

每一桥臂上复阻抗分别为：交流电桥输出：

电桥平衡条件：Uo=0，即：

Z1Z4=Z2Z3

整理可得：

变形为：

交流电桥的平衡条件（实部、虚部分别相等）：满足交流电桥平衡条件需要在桥路上设置电阻电容平衡调节器

如果采用半桥差动结构：当被测应力变化引起工作应用片阻值变化时，则电桥输出为：如果采用差动结构：由于电源的频率一般是被测应变最高频率的5-10倍，导线的寄生电容很小,因此有wR1C1<<1,wR2C2<<1则有：∆Z1=-∆Z2=

∆R1=-∆R2当被测应力变化引起工作应用片阻值变化时，则电桥输出为：类似于直流电桥，交流电桥的输出电压与R1的变化呈线性关系电阻应变片的应用可分为两大类：第一类是将应变片粘贴于某些弹性体上，并将其接到测量转换电路，这样就构成测量各种物理量的专用应变式传感器。

第二类是将应变片贴于被测试件上，然后将其接到应变仪上就可直接从应变仪上读取被测试件的应变量。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）电阻应变传感器应用应变式力传感器被测物理量：荷重或力。（BLR-1型量程0.1-100t）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。测量应变应力、弯矩、扭矩、加速度、位移等物理量力传感器的弹性元件：柱式、筒式、环式、悬臂式等。应变式传感器中，敏感元件一般为各种弹性体，传感元件就是应变片，测量转换电路一般为桥路；应变式力传感器测力传感器由应变片、弹性元件和一些附件组成。视弹性元件结构形式和受载性质不同有许多种类。主要做电子称和材料实验机的测力元件。（1）柱筒形弹性元件式测力传感器（实心、空心）（2）悬臂梁式测力传感器(小载荷)(3)环形力传感器（有正负，利于组桥，测大荷载）4、电阻式液体重量传感器2、电阻式压力传感器3、应变式加速度传感器补偿片工作应变片弹性元件应变值为：＝F/（A·E）F—被测力E—弹性模量A—柱形截面积应变式力传感器（a）柱式；（b）筒式；（c）圆柱面展开图；（d）桥路连线图

载荷小，为增加曲率半径，多为空心的，应变片应贴于弹性体外壁应力分布均匀的中间部分，对称贴多片。尽可能消除载荷偏心和弯矩的影响。1.3和2.4并置桥路対臂（工作片），减小弯矩，横向贴片做温度补偿。荷重传感器原理演示

应变片粘贴在钢制圆柱（称为等截面轴，可以是实心圆柱，也可以是空心

薄壁圆筒）的表面。在重力的作用下，等截面轴产生应变（变短、变粗，见图所示）。竖贴的R1、R3感受到的应变与等截面轴的轴向应变相同，为压应变，也变短。而横贴的R2、R4沿圆周方向粘贴，根据材料力学和日常生活的经验可知，当等截面轴受压时，沿R2、R4的方向反而是受拉的，也变长，即等截面轴的轴向应变与其径向应变符号相反。

R1、R2、R3、R4以正负相间的数值代入桥路公式中，可获得较大的输出电压。

等截面轴的特点是加工方便，但灵敏度（在相同力作用下产生的应变）比悬臂梁低，适用于载荷较大的场合。空心轴在同样的截面积下，轴的直径可加大，可提高轴的抗弯能力。

应变式荷重传感器外形及受力位置（续）FFF荷重传感器的应用（汽车衡）用一个桥路激励源来激励4个圆柱状荷重传感器的桥路，由4路A/D转换器将4个桥路的输出转换为4个数字量，由单片机进行加法运算。汽车衡测量汽车毛重，再扣除已知该型号汽车的自重，就可以判断超载汽车衡称重系统荷重传感器计算

当KF为常数时，桥路所加的激励源电压Ui越高，满量程输出电压Uom也越高。思考：综合考虑灵敏度与功耗、发热等因数，Ui的取值范围多少为好？荷重传感器应用估算

解：从该荷重传感器铭牌上得到Fm=100103N，KF=2mV/V，可计算得到Uom=12mV。根据上述公式计算得被测荷重：例：用某荷重传感器称重。当桥路电压Ui为6V时，测得桥路的输出电压Uo为8mV，求被测荷重为多少吨？当荷重传感器灵敏度KF为常数时，桥路所加的激励源电压Ui越高，满量程输出电压Uom也越高。荷重传感器用于

构件的称重

荷重传感器（共3个,120度分布,以达到均衡目的,另两个未拍进）底座垫块电缆2.环式力传感器(了解)（a）环式力传感器结构；（b）应力分布图应力分布复杂，变化大，方向有区别（正负），位置C不熟应变，可在此处作温度补偿。

对R/h>5的小曲率圆环：A、B两点的应变。

内贴取“一”

内贴取“＋”

式中：

h——圆环厚度；b——圆环宽度；E——材料弹性模量。各种悬臂梁悬臂梁式测力传感器（掌握）悬臂梁的应变(等截面等强度梁)当力F垂直向下作用于悬臂梁的末端时，梁的上表面产生拉应变，下表面产生压应变。对于任一指定点，上下表面的应变大小相等、符号相反。设等截面梁的截面厚度为δ，宽度为b，总长为l0

，则在距离固定端l处沿长度方向的应变与离根部的距离成正比:等截面悬臂梁的最大应变产生在梁的根部，该部位也是结构最薄弱处。等强度悬臂梁等强度悬臂梁受到载荷后，梁内各个断面产生的应力相等，与贴片位置无关弹性元件应变值为：＝6FL/（Ebh2）Uo=6kLUF／(Ebh2)应变片在悬臂梁上的粘贴及变形

既作工作应变片又作为补偿片。E-弹性模量L-受力点至应变片中

心距离，m；b-梁宽度，m；h-梁厚度，m；该传感器适用于小载荷测量(1一103)N；弹性元件应变值为：＝6FL/（Ebh2）Uo=6kLEF／(Ebh2)

eg:

用于测量力F的计算公式

如果应变片的灵敏度K

和试件的横截面积A以及弹性模量Ｅ均为已知，则只要设法测出R/R的数值，即可获知试件受力Ｆ的大小，例如可用于电子秤的称重。由材料力学可知人体秤

怎样才能节电？怎样才能适合盲人使用？电子人体秤中有四个角都装了电阻应变片（各2片，串联），四角接成全桥，由单片机测量桥路电压，并换算出被称量的体重。它是一种惯性式传感器。如右图由F=ma知，质量块m沿加速度a相反的方向运动（即相对于基座运动），使梁发生形应变，应变片的电阻发生变化，产生输出信号，输出信号的大小与加速度成正比。3.3.5电阻式加速度传感器应变电阻式加速度传感器用于测量物体的加速度。加速度是运动参数而不是力，因此，它首先需要经过质量惯性系统将加速度转换成力，再作用于弹性元件上来实现测量：应变电阻式加速度传感器的结构如图3.18所示。等强度梁的自由端安装质量块，另一端固定在壳体上；等强度梁上粘贴四个电阻应变敏感元件；通常壳体内充满硅油以调节系统阻尼系数。测量时，将传感器壳体与被测对象刚性连接，当被测物体以加速度

运动时，质量块受到一个与加速度方向相反的惯性力作用，使悬臂梁变形，导致其上的应变片感受到并随之产生应变，从而使应变片的电阻值发生变化，引起测量电桥不平衡而输出电压，即可得出加速度的大小。这种测量方法主要用于低频（10～60Hz）的振动和冲击测量。

3.3.2应变式压力传感器（了解）主要用来测量流动介质（液气）的动态或静态压力。应变片压力传感器大多采用膜片式或筒式弹性元件。电阻片铁玉膜片的内壁，产生径向和切向应变膜片式压力传感器在压力p作用下，膜片产生径向应变εr和切向应变εt，表达式分别为：

应变变化曲线的特点：贴在中心位置：当x=0时，εrmax=εtmax；贴在膜片边缘处（当x=R）εt=0εr=－2εrmax。

切向应变始终为负，最大值在中心处；径向应变有正有负，中心处和切向应变相等，在边缘处最大，2倍。思考：贴片方式应为什么呢？为什么？膜片式压力传感器（了解）在压力p作用下，膜片产生径向应变εr和切向应变εt，表达式分别为：

特点的应用：一般在平膜片圆心处切向粘贴R1、R4两个应变片，在边缘处沿径向粘贴R2、R3两个应变片，然后接成全桥测量电路。提高灵敏度和实现温度补偿。避开位置。3.3.3电阻式差压传感器(了解)电阻式差压传感器可用于气动测量，气动测量技术是通过空气流量和压力变化来测量工件尺寸的一种技术，在机械制造行业得到了广泛应用。测量方法是将长度信号先变换为气流信号，再通过气电转换器将气流信号转换为电信号，对应的传感器称为气动量仪。气动量仪与不同的气动测头搭配，可实现多种参数的测量，如孔的内径、外径、槽宽、双孔距、深度、厚度、圆度、锥度、同轴度、直线度、平面度、平行度、垂直度、通气度和密封性等。气动测头的式样气动量仪的测量原理被调压后的气流通过调节器到达喷嘴处，如果喷嘴孔是对着大气的，最大流量通过喷嘴孔，此时在调节器和喷嘴之间存在一个最小压力，称为“背压”。当有障碍物由远至近靠近喷嘴孔时，喷出的空气流量会逐渐减少，同时背压值升高，当喷嘴孔被完全挡住后，背压值将同调节器的出口压力值相等。压力-间隙曲线(图3.16b)，除压力的初始和饱和阶段外，这条曲线的其它部分呈直线，该线性关系奠定了气动测量的理论基础，即在直线测量范围内，当背压增大或减小时，可以准确测量喷嘴孔与障碍物间间隙大小的变化，或测头到被测零件表面的间隙大小变化。气动量仪的测量原理利用了两个关系：流量和压力都与间隙大小成线性关系，流量和压力间成反比关系。图3.13应变片液体重量传感器

应变片液体重量传感器

感压膜感受上面液体的压力。当容器中溶液增多时，感压膜感