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力敏器件是力學(xué)量敏感器件的簡(jiǎn)稱。它具有將被測(cè)物體的力學(xué)量，例如荷重、位移、壓力、拉力、應(yīng)力、加速度、振動(dòng)、扭矩等轉(zhuǎn)變成電量的功能。因此，力敏器件被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)衡器、精密檢測(cè)儀器與工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域中，下面簡(jiǎn)單介紹一下它的種類(lèi)、參數(shù)及應(yīng)用。
1．力敏器件的種類(lèi)
力敏器件的種類(lèi)很多，有電阻絲應(yīng)變片、半導(dǎo)體應(yīng)變片、擴(kuò)散硅應(yīng)變片、薄膜應(yīng)變片、力敏電阻、壓力開(kāi)關(guān)、壓敏二極管、壓敏三極管、集成硅力敏器件等。其中半導(dǎo)體應(yīng)變片又有P型硅、N型硅、P－N結(jié)溫度自補(bǔ)償硅，靈敏系數(shù)補(bǔ)償型、非線性補(bǔ)償型等多種類(lèi)型。利用力敏器件制成的力學(xué)量傳感器，主要有壓力傳感器、加速度傳感器、角度傳感器、位移傳感器、差壓傳感器、負(fù)載傳感器、荷重傳感器、扭矩傳感器、振動(dòng)傳感器、斜度傳感器、半導(dǎo)體壓力傳感器及各種小型壓力傳感器等。
力敏器件的種類(lèi)很多，有電阻絲應(yīng)變片、半導(dǎo)體應(yīng)變片、擴(kuò)散硅應(yīng)變片、薄膜應(yīng)變片、力敏電阻、壓力開(kāi)關(guān)、壓敏二極管、壓敏三極管、集成硅力敏器件等。其中半導(dǎo)體應(yīng)變片又有P型硅、N型硅、P－N結(jié)溫度自補(bǔ)償硅，靈敏系數(shù)補(bǔ)償型、非線性補(bǔ)償型等多種類(lèi)型。利用力敏器件制成的力學(xué)量傳感器，主要有壓力傳感器、加速度傳感器、角度傳感器、位移傳感器、差壓傳感器、負(fù)載傳感器、荷重傳感器、扭矩傳感器、振動(dòng)傳感器、斜度傳感器、半導(dǎo)體壓力傳感器及各種小型壓力傳感器等。
2．力敏器件的主要參數(shù)
力敏器件的電阻值隨相對(duì)形變的加大而增大，電阻值為正時(shí)表示拉伸；反之為壓縮。在—定范圍內(nèi)，電阻值與形變成直線關(guān)系，隨著形變的加大，兩者就成為非線性關(guān)系。此外，電阻值變化還與溫度有關(guān)，當(dāng)溫度變化一度，電阻值變化的百分?jǐn)?shù)稱為溫度系數(shù)。力敏器件應(yīng)變片形變值與電阻值的變化關(guān)系，如建立△R／R=K△L/L，則K即為靈敏度系數(shù)。半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)為100－150，壓敏二極管為1000，壓敏三極管則更高。當(dāng)溫度升高時(shí)，為敏器件的靈敏度下降，溫度每升高l℃，靈敏度系數(shù)下降的百分比，稱為靈敏度溫度系數(shù)。力敏器件有時(shí)會(huì)由于環(huán)境溫度的變化而引起零點(diǎn)輸出變化。在工作溫度范圍內(nèi)，環(huán)境溫度每變化一度時(shí)，引起的零點(diǎn)輸出變化與額定輸出的百分比，稱為溫度零點(diǎn)漂移。
力敏器件的電阻值隨相對(duì)形變的加大而增大，電阻值為正時(shí)表示拉伸；反之為壓縮。在—定范圍內(nèi)，電阻值與形變成直線關(guān)系，隨著形變的加大，兩者就成為非線性關(guān)系。此外，電阻值變化還與溫度有關(guān)，當(dāng)溫度變化一度，電阻值變化的百分?jǐn)?shù)稱為溫度系數(shù)。力敏器件應(yīng)變片形變值與電阻值的變化關(guān)系，如建立△R／R=K△L/L，則K即為靈敏度系數(shù)。半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)為100－150，壓敏二極管為1000，壓敏三極管則更高。當(dāng)溫度升高時(shí)，為敏器件的靈敏度下降，溫度每升高l℃，靈敏度系數(shù)下降的百分比，稱為靈敏度溫度系數(shù)。力敏器件有時(shí)會(huì)由于環(huán)境溫度的變化而引起零點(diǎn)輸出變化。在工作溫度范圍內(nèi)，環(huán)境溫度每變化一度時(shí)，引起的零點(diǎn)輸出變化與額定輸出的百分比，稱為溫度零點(diǎn)漂移。
3．力敏器件的應(yīng)用
力敏器件的應(yīng)用范圍很廣，電阻絲應(yīng)變片可以用作稱重元件。當(dāng)重物在應(yīng)變片彈性體上荷重后，會(huì)產(chǎn)生與荷重相應(yīng)的應(yīng)變，將此應(yīng)變的電阻值變化，經(jīng)放大器放大，再通過(guò)A／D變換，轉(zhuǎn)換成電子數(shù)顯，即可測(cè)量出物體重量，這種電子秤的稱量范圍為1千克至數(shù)噸。半導(dǎo)體應(yīng)變片可用來(lái)制作測(cè)量氣體或液體壓力差的傳感器。同時(shí)，力敏器件在醫(yī)學(xué)上也有廣泛的應(yīng)用，它在醫(yī)療器材上常作為脈搏、血壓、心跳、肌肉收縮等測(cè)量。例如，醫(yī)生使用三只力敏器件模擬醫(yī)生的三只手指，將脈搏跳動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過(guò)放大可以方便地進(jìn)行顯示或記錄。
力敏器件的應(yīng)用范圍很廣，電阻絲應(yīng)變片可以用作稱重元件。當(dāng)重物在應(yīng)變片彈性體上荷重后，會(huì)產(chǎn)生與荷重相應(yīng)的應(yīng)變，將此應(yīng)變的電阻值變化，經(jīng)放大器放大，再通過(guò)A／D變換，轉(zhuǎn)換成電子數(shù)顯，即可測(cè)量出物體重量，這種電子秤的稱量范圍為1千克至數(shù)噸。半導(dǎo)體應(yīng)變片可用來(lái)制作測(cè)量氣體或液體壓力差的傳感器。同時(shí)，力敏器件在醫(yī)學(xué)上也有廣泛的應(yīng)用，它在醫(yī)療器材上常作為脈搏、血壓、心跳、肌肉收縮等測(cè)量。例如，醫(yī)生使用三只力敏器件模擬醫(yī)生的三只手指，將脈搏跳動(dòng)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，通過(guò)放大可以方便地進(jìn)行顯示或記錄。
近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)采用微電子技術(shù)實(shí)現(xiàn)了力敏器件的微型化，使其可以應(yīng)用于各種高精尖的科技領(lǐng)域中。此外，力敏器件還廣泛應(yīng)用在工程測(cè)力、工業(yè)自動(dòng)配料控制系統(tǒng)、電站燃料控制、棉花和紡織品的張力與強(qiáng)度的控制等方面?？傊?，力敏器件的應(yīng)用前景是十分廣闊的。
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