电阻式传感器作为基础且广泛应用的传感元件，通过感知物理量变化引起自身电阻值改变来实现测量。其结构简单、成本低、可靠性高，在工业领域扮演着关键角色。本文将深入解析其工作原理、主要类型及典型工业应用场景。
核心工作原理：电阻变化的奥秘
电阻式传感器的核心在于其敏感元件能将各种被测量（如力、位移、形变、温度、湿度、气体浓度等）转化为自身电阻值的变化。
这种变化通常基于几种物理效应：
* 应变效应： 导体或半导体材料在受到外力作用发生形变时，其电阻率会随之改变。
* 压阻效应： 特定半导体材料在受到压力时，内部晶格结构变化导致电阻率显著改变。
* 热效应： 导体材料的电阻率随温度升高而增加（正温度系数），某些半导体材料则相反（负温度系数）。
* 光敏效应： 半导体材料在光照下产生电子-空穴对，导致电阻降低。
* 湿敏效应： 吸湿材料吸附水分子后，其导电能力增强，电阻下降。
传感器通过测量电路（通常是惠斯通电桥）将微小的电阻变化转换为可测量的电压或电流信号输出。
主要类型及其工业角色
根据敏感元件和测量对象的不同，电阻式传感器发展出多种类型，各司其职。
应变式传感器
- 利用金属或半导体应变片作为敏感元件。
- 当弹性体受力变形时，粘贴其上的应变片随之形变，电阻值改变。
- 关键应用： 称重传感器（地磅、料斗秤）、力传感器（材料试验机）、扭矩传感器（旋转机械监测）、压力传感器（通过测量膜片应变）。
压阻式传感器
- 核心是半导体压阻元件（如硅扩散电阻）。
- 利用硅的压阻效应，对压力敏感度高，输出信号大。
- 关键应用： 高精度压力测量（工业过程控制、医疗设备、汽车歧管压力）、加速度传感器（通过测量惯性力）。
热敏电阻 (Thermistor)
- 由对温度敏感的半导体陶瓷材料制成。
- 分为NTC（负温度系数，温度升高电阻下降）和PTC（正温度系数，温度升高电阻上升）两大类。
- 关键应用： 温度测量与控制（家电、电池包热管理、工业设备温控）、温度补偿电路、过流保护（利用PTC特性）。
光敏电阻 (LDR)
- 由硫化镉等半导体材料制成，电阻值随光照强度增强而显著减小。
- 关键应用： 光控开关（路灯、安防）、光强检测、自动曝光控制（简单设备）。
湿敏电阻
- 利用吸湿性材料的电阻随环境湿度变化的特性。
- 关键应用： 湿度监测与控制（气象站、农业大棚、工业过程、空调系统）。
工业应用领域的深度解析
电阻式传感器因其成熟可靠、成本效益高，在众多工业场景中不可或缺。
工业自动化与过程控制
- 压力监控： 压阻式传感器实时监测管道、容器内的流体压力，确保生产安全稳定。(来源：工业自动化报告)
- 称重配料： 应变式称重传感器精确控制原料添加，保证产品质量一致性。
- 设备状态监测： 应变式传感器监测关键机械部件的应力、振动，实现预测性维护。
汽车电子
- 进气歧管压力(MAP)传感器： 压阻式传感器测量发动机进气压力，为ECU提供关键控制参数。
- 胎压监测(TPMS)： 压阻式传感器直接测量轮胎内部气压。
- 空调系统： NTC热敏电阻监测车内及蒸发器温度，实现精确温控。
医疗健康设备
- 无创血压监测： 压阻式传感器是电子血压计的核心元件。
- 呼吸监测： 应变式传感器可集成到呼吸管路或绑带中，监测呼吸频率和强度。
- 体温测量： NTC热敏电阻常用于电子体温计、监护仪。
测试与测量
- 材料力学测试： 应变式传感器是万能材料试验机测量拉压力、变形量的标准配置。
- 精密称重： 从实验室天平到工业秤，应变式传感器是主力。
电阻式传感器凭借其基础原理清晰、结构相对简单、技术成熟稳定、成本易于控制等优势，在工业测量领域持续焕发活力。无论是高精度的压力检测、无处不在的温度监控，还是精准的称重计量，都能看到它们可靠的身影。理解其工作原理和适用场景，对于正确选型和应用至关重要。
