金属应变仪与半导体应变仪的区别
金属应变仪的工作机理是所谓几何效应:当应变仪拉长时,则其截面积减小,从而造成电阻增大。金属应变仪主要是采用康铜之类的Cu-Ni合金来制作,往往采用弯曲的条状结构。这种应变仪在较小的功耗下具有较大的灵敏度和较大的电阻。
半导体应变仪的工作机理,除了几何效应以外,还有更为重要的所谓压阻效应(压电效应):当应变仪拉长或者缩短时,半导体的载流子迁移率将发生变化,则导致电阻变化。半导体应变仪主要是采用Si来制作,常常采用扩散或者离子注入式的结构,这与IC工艺兼容。这种应变仪具有较好的温度稳定性、更好的线性度、更大的应变范围和使用灵活(如易于附着在弯曲表面上)。为了提高灵敏度和线性度,往往采用p型半导体(不用n型半导体);而且为了提高温度稳定性,多半采用高掺杂半导体(1020cm-3,但要折中虑灵敏度)。
应变仪电桥的读数方法:
一、直接读数法:将电桥的输出直接或经放大器放大后,用电表读出或用示波器记录。电表的读数或示波器的记录曲线正比于被测量的量程或变化过程。一般动态测试仪器即动态应变仪都是采用这种读数方法。但在使用前必须标定。
二、零读数法:利用一些调节元件(可调电阻)使电桥恢复平衡,然后记下调节元件的调节量,从而计算被测量的大小。这时,指示电表只起平衡指示作用。一般静态测试仪器如静态应变仪常采用这种读数方法。
动态应变仪和静态应变仪的平衡指示器
动态应变仪的平衡指示器作用:指示桥路是否达到初始平衡。测量前要将电桥调平衡,即通过一个转换开关把电桥直接与平衡指示器(直流电表)相接。如果电桥没达到初始平衡,平衡指示器的指针将发生偏转。因此,在这里平衡指示器的作用就是指示桥路是否达到初始平衡。
静态应变仪的平衡指示器作用:指示读数电桥的输出与测量电桥的输出是否等值反相。当读数电桥的输出与测量电桥的输出等值反相时,平衡指示电表回零,此时应变仪的应变读数就是测点处的应变。因此,静态应变仪的平衡指示器的作用就是指示读数电桥的输出与测量电桥的输出是否等值反相。