1.力學(xué)感應(yīng)器件的組成

力學(xué)傳感器是將各種力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電信號的器件。力學(xué)量包括幾何學(xué)量﹑運動學(xué)量和力學(xué)量三個部份。其中幾何學(xué)量指的是位移(Displacement)﹑變形﹑尺寸等；運動學(xué)量是幾何學(xué)量的時間函數(shù)，如速度﹑加速度等；力學(xué)量包括質(zhì)量﹑力﹑力矩﹑壓力﹑應(yīng)力(Stress)﹑應(yīng)變(Strain)等。因此，壓力傳感器﹑力傳感器﹑扭矩傳感器﹑速度傳感器﹑加速度傳感器都屬于力學(xué)傳感器。

力學(xué)傳感器與其它類型的傳感器相比具有測試范圍寬﹑輸出特性線性度好﹑精度高﹑性能穩(wěn)定﹑工作可靠﹑可在惡劣環(huán)境下工作等特點，在機械﹑化工﹑煤炭﹑交通﹑國防等部門得到廣泛的應(yīng)用。應(yīng)變(Strain)式力傳感器主要由彈性元件和電阻應(yīng)變片組成。

(1)彈性元件
 
力學(xué)傳感器中，彈性元件的輸入量一般是力(力矩)或壓力，而它輸出的是應(yīng)變(Strain)或位移。也就是說彈性元件把力或壓力轉(zhuǎn)換成了應(yīng)變(Strain)或位移(Displacement)，然后再由傳感器的后續(xù)電路(與傳感器連接，用來讀取傳感器所發(fā)放出來的信號及推動驅(qū)動器的電路)將應(yīng)變或位移轉(zhuǎn)換成電信號。因此，彈性元件是力學(xué)傳感器中一個非常重要的部件。

一般來說，根據(jù)是否變換壓力，可以將彈性元件分為兩類。其中，可以變換壓力的彈性元件，通常有彈簧管﹑波紋管﹑波紋膜片﹑膜盒和薄壁圓筒等，它們可以將流體產(chǎn)生壓力變換成位移量輸出。

(2)電阻應(yīng)變片
電阻應(yīng)變片是一種能將被測試件上應(yīng)變(Strain)的變化轉(zhuǎn)換成電阻變化的感應(yīng)元件。它是應(yīng)變式傳感器中的主要組成部份，也是應(yīng)用最廣的力-電轉(zhuǎn)換元件。由于其輸出的信號很微弱，它常需要與電橋電路一起使用，使微弱的信號得以放大。 電阻式應(yīng)變片主要有金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩大類。應(yīng)變片通常可以比較理想地粘貼在被測試件的各個部位，檢測出機械裝置各部份的受力狀態(tài)，如應(yīng)力(Stress)﹑振動﹑沖擊﹑離心力和不平衡力大小等。

金屬電阻應(yīng)變片的工作原理主要基于電阻的應(yīng)變效應(yīng)，即導(dǎo)體的電阻隨著機械變形而發(fā)生變化的現(xiàn)象。它由保護片﹑感應(yīng)柵﹑基底和引線四個部份組成。感應(yīng)柵是由應(yīng)變靈敏系數(shù)比較大的電阻絲制成。當(dāng)金屬電阻絲受外力作用時，其長度和截面積都發(fā)生了變化，從而改變了電阻絲的電阻值。當(dāng)電阻絲受外力伸長時，長度增加，截面積減小，電阻增大；當(dāng)受壓縮短時，長度變短，截面積增加，電阻變小。因此，只要測出電阻的變化，便可通過換算得知金屬絲的應(yīng)變情況。

半導(dǎo)體應(yīng)變片主要采用硅半導(dǎo)體的壓-阻效應(yīng)制作而成，如果在半導(dǎo)體晶體上施加作用力，晶體除產(chǎn)生應(yīng)變外，其電阻率也會發(fā)生變化。和金屬電阻應(yīng)變片相比，它的靈敏系數(shù)很高，可達100-200，但是在溫度穩(wěn)定性和可重復(fù)性方面不如金屬電阻應(yīng)變片。

2.應(yīng)變式力感應(yīng)器件原理

應(yīng)變式傳感器通常由彈性元件﹑電阻應(yīng)變片和外殼等組成。應(yīng)變式傳感器可用于力﹑壓力等力學(xué)量的測量。 應(yīng)變式力傳感器通常把電阻應(yīng)變片粘貼在傳感器的彈性元件表面，當(dāng)彈性元件的受力產(chǎn)生應(yīng)變時，電阻應(yīng)變片便會感受到該變化而隨之產(chǎn)生應(yīng)變，并引起應(yīng)變片的電阻變化。只要知道傳感器彈性元件的彈性模型，就可以計算出應(yīng)變力的大小。

在實際應(yīng)用時，通常將四個電阻應(yīng)變片成對地橫向或縱向粘貼在彈性元件表面，使應(yīng)變片分別感受到壓縮和拉伸地變形，并將四個應(yīng)變片連接成電橋電路，再利用橋式電路可將電阻變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷鹤兓瑥亩鴣肀硎玖蛄氐淖兓?BR>