驅動(dòng)應變橋傳感器的信號調理I

應變片傳感器具有可靠、可重復和精確的特點(diǎn)，廣泛用于制造、過(guò)程控制和科研領(lǐng)域。應變片傳感器把應變轉換為壓力傳感器、重量測量、力和轉矩測量及材料分析所用的電信號。應變片只不過(guò)是一個(gè)電阻器，其值隨粘貼材料的應變而變化。

通用的應變片具有寬范圍零應變電阻。傳感器材料和工藝是造成其寬范圍特點(diǎn)的原因，但幾個(gè)值(如120W和350W)已成為應用中的主導。早期，標準值有助于簡(jiǎn)化應變測量，能夠方便地與包含匹配輸入阻抗網(wǎng)絡(luò )的基本磁偏轉表結合。

制造應變片所用的材料為有限的幾種合金，所選合金應使傳感器溫度系數和應變材料之間的差別最小。傳感器材料主要是鋼，不銹鋼和鋁。也有用鈹青銅、鑄鐵和鈦。但大多數合金能制造大量低成本、溫度適合的應變片。最通用的是350W康銅應變片。

高可靠性、容易制造的厚膜和薄膜傳感器對汽車(chē)應用有較大的吸引力，這種傳感器是在表面淀積絕緣材料的陶瓷或金屬襯底上制造。用蒸發(fā)淀積工藝把傳感器材料淀積在絕緣層的頂層。用激光汽化或光掩模和化學(xué)蝕刻工藝，把感測傳感器和互連線(xiàn)值入金屬中。有時(shí)增加一個(gè)保護絕緣層來(lái)保護傳感器和互連線(xiàn)。

傳感器材料通常包括一種專(zhuān)用合金，所選的合金能產(chǎn)生所希望的傳感器阻抗、阻抗隨應力的變化關(guān)系以及傳感器和基層金屬間最好的溫度系數匹配。已開(kāi)發(fā)出3KW~30KW標定傳感器和橋阻抗，已用于制造壓力和力傳感器。

惠斯登橋通常用于片、薄膜或厚膜基應變片傳感器中?；菟沟菢虬褌鞲衅鲬兯鸬淖杩棺兓儞Q為差分電壓(見(jiàn)圖1)。當激勵電壓加到+Exc和-Exc端時(shí)，與應變成比例的差分電壓呈現在+Vout和-Vout端。

在有源惠斯登半橋電路(圖2)中，只有2個(gè)元件是響應于材料應變的傳感元件。這種配置的輸出信號(一般在滿(mǎn)載荷時(shí)為1mV/V)是有源全橋的一半。

另一種有源全橋電路(圖3)用4