【传感器与检测技术】涉及的是将物理量转化为电信号的过程,其中桥路调零和调满是关键步骤。桥路通常指的是惠斯通电桥,它是一种能够精确测量电阻变化的电路。在力的检测中,电桥调零是通过调整可变电阻RP,使得电桥的四个电阻臂R1、R2、R3、R4达到平衡状态,Uo输出电压为零。这里的R5通常作为补偿电阻,用于改善电路性能或进行温度补偿。
桥路调满则是通过调节另一个可变电阻RP2,使得电桥在无负载时就能输出最大电压,即预调到满刻度。在这个过程中,RP1是用于调零的可变电阻,它又称为调零电阻;而RP2则被称为调满电阻。当需要增加电桥的满量程时,通常需要将RP2的滑动臂向其电阻值减小的方向移动,以增大电桥的输出范围。
电阻应变片是传感器的核心组件,广泛应用于力、应变、重量等物理量的测量。它们可以分为两类应用:第一类是将应变片粘贴在弹性体上,形成专用的应变式传感器,如S型力传感器、悬臂梁结构的电子秤等,通过测量弹性体的形变来确定施加的力。第二类是直接贴在被测试件上,通过连接应变仪来直接读取应变量,如电子人体秤。
在电子人体秤中,使用四片串联的应变片,接成全桥,单片机通过测量桥路电压计算体重。吊钩秤则利用应变式荷重传感器,通过信号传输将重量信息送到总控室的计算机。荷重传感器的工作原理是,当受到下压力时,应变片会因变形而改变电阻值,从而转换为电信号。
在汽车衡系统中,多个荷重传感器的桥路通过A/D转换器将信号数字化,由单片机进行重量计算。此外,应变式力矩(转矩)传感器,如在扭矩扳手中的应用,也利用应变片的变形来测量扭力。
对于应变片的温度效应,由于金属电阻丝对温度变化敏感,会导致虚假的应变读数。为了补偿这种误差,可以采用几种不同的温度补偿方法,包括自补偿法、线路补偿法、单丝自补偿、组合自补偿和电桥补偿法,其中热敏电阻常常被用来抵消温度变化对电桥的影响。
传感器与检测技术是一门涵盖广泛领域的学科,涉及到各种物理量的检测、信号转换和误差校正,电阻应变片作为其中的重要工具,其调零调满原理和应用体现了这一领域的核心技术和实际应用。