稱重傳感器應(yīng)變片常用的材質(zhì)主要有以下幾類:
金屬材質(zhì)
康銅:是一種銅鎳合金,具有電阻溫度系數(shù)小、穩(wěn)定性好、應(yīng)變靈敏系數(shù)較為穩(wěn)定等優(yōu)點,能在較寬的溫度范圍內(nèi)保持良好的性能,適合制作高精度的稱重傳感器應(yīng)變片。一般采用高純度康銅,通過光學(xué)處理后刻蝕成不同感應(yīng)形變的電阻柵絲,粘貼在高分子薄膜基材上使用。
鎳鉻合金:具有較高的電阻率和抗氧化性能,在高溫環(huán)境下也能保持較好的穩(wěn)定性,但其電阻溫度系數(shù)相對較大。常用于一些對耐高溫性能有要求的稱重傳感器中。
金屬箔:通常由銅、鎳、康銅等金屬制成,厚度一般在 0.003 - 0.01mm。通過光刻技術(shù)將金屬箔刻蝕成所需形狀,制成箔式應(yīng)變片。這種應(yīng)變片具有良好的線性響應(yīng)、散熱好、蠕變小、接觸面積大等優(yōu)點,能更精確地測量應(yīng)變,目前在稱重傳感器中被廣泛使用。
金屬薄膜:采用真空蒸發(fā)或真空沉積等方法,在絕緣基底上形成厚度在 0.1μm 以下的金屬電阻薄膜。金屬薄膜式應(yīng)變片靈敏度高,電流密度大,工作溫度范圍廣,適用于一些對精度和溫度特性要求較高的特殊稱重傳感器。
半導(dǎo)體材質(zhì)
硅:是最常用的半導(dǎo)體材料,利用其壓阻效應(yīng)制成的半導(dǎo)體應(yīng)變片,靈敏度高,能將微小的應(yīng)變轉(zhuǎn)化為較大的電阻變化,可實現(xiàn)高精度測量,且機(jī)械滯后小、橫向效應(yīng)小、體積小、耗電少。但缺點是溫度穩(wěn)定性差、靈敏度離散程度大,在較大應(yīng)變作用下非線性誤差大。隨著 MEMS 工藝的發(fā)展,基于硅的半導(dǎo)體應(yīng)變片可實現(xiàn)高精度和低成本并存,在一些高精度稱重傳感器以及微型稱重傳感器中得到了廣泛應(yīng)用。
鍺:也是一種半導(dǎo)體材料,其性能與硅類似,但在某些特定條件下,如低溫環(huán)境,鍺的性能可能優(yōu)于硅。不過,鍺的成本相對較高,限制了其大規(guī)模應(yīng)用。
此外,還有壓電陶瓷等材料,利用壓電效應(yīng),在機(jī)械應(yīng)力作用下產(chǎn)生電荷或電壓,也可用于制作應(yīng)變片,不過在稱重傳感器中相對較少見。