拉压力传感器内部结构及原理说明

　　拉压力传感器内部结构

　　微型S梁拉压力传感器原理结构：

　　传感器原理结构根据骨外固定力测量的特点，采用工艺成熟、对测量电路要求较低的电阻应变式力传感器。该传感器关键元件之--的弹性体，采用S型梁式结构，如图1所示。当受压力P时，从弹性体中间开孔处上侧梁的弯矩图可看出，沿X轴方向弯矩有负到正的变化，而开孔处下侧梁的弯矩则相反。选择合适的贴片位置及组桥方法，不仅能抵消侧向力输出，力作用点的变化也不影响测量结果，这正是骨外力测量所必须的。传感器弹性体的设计，主要是敏感部分长度|、厚度h、宽度b和刚接部位的刚度的选择。既要传感器体积小、线性好及适宜的灵敏度，还要使刚接部位刚度足够大，在力P作用下不产生自由转动。

　　此时最大弯矩微型S梁拉压力传感器结构生自由转动。此时最大弯矩［2］Mmax=PI2最大应力在弹性体中部长方孔的弧顶，即图1中电阻应变片R1、R2、R3、R4的粘贴处，则最大应力emax=MW=3Pl1bh2（1）最大应变Xmax=emaxE=3Pl1Ebh2（2）四个应变片组成全桥差动电路，如图2所示。传感器弹性体材料选用硬铝合金，其弹性模量E=70x103N/mm2。将有关尺寸代入（2）式，得到10N时R1处应变X=54x10-6。

　　拉压力传感器的原理

　　首先，在拉压力传感器工作过程中我们会见到的指标有线性度、灵敏度、迟滞、重复性与漂移这五个。线性度所描述的是传感器输入/输出的实际函数与其拟合直线之间的偏离程度，其数值为两者之间的最大偏差与满量程输出值的比值。灵敏度比较好理解，是指输出量的增加值（即增量）与引起该增加值的相应变量的增加量的比值，也是一个用来描述传感器特性的重要指标。 迟滞是指在输入量由大到小变化，或由小变大变化时，造成两者特性曲线不相符的差值。重复性则指的是传感器同一方向变化的输入量，在多次试验中特性曲线的差别程度。最后一个漂移，描述的则是保持输入不变，输出量会随着时间有所波动的现象。

　　拉压力传感器通过力敏器件检测其所受到的力的变化，并通过拉力传递结构来传递力的物理信号。 也就是说，弹性体在产生弹性形变时，使传递器这一转换元件（通常为电阻应变片）也产生形变，而此时电阻应变片的阻值将发生变化，这种变化将转变为电信号被输出。

　　以数显电子秤为例，它的电路中包含了一个测量电路，与信号放大电路，测量电路能将电阻的阻值变量转换成电压信号，而这种信号往往是弱电信号，并不能直观、准确地反应出变化的大小。 通过放大电路，这种信号即可被放大并输出数显面板表。