称重传感器应变片常用的材质主要有以下几类:
金属材质
康铜:是一种铜镍合金,具有电阻温度系数小、稳定性好、应变灵敏系数较为稳定等优点,能在较宽的温度范围内保持良好的性能,适合制作高精度的称重传感器应变片。一般采用高纯度康铜,通过光学处理后刻蚀成不同感应形变的电阻栅丝,粘贴在高分子薄膜基材上使用。
镍铬合金:具有较高的电阻率和抗氧化性能,在高温环境下也能保持较好的稳定性,但其电阻温度系数相对较大。常用于一些对耐高温性能有要求的称重传感器中。
金属箔:通常由铜、镍、康铜等金属制成,厚度一般在 0.003 - 0.01mm。通过光刻技术将金属箔刻蚀成所需形状,制成箔式应变片。这种应变片具有良好的线性响应、散热好、蠕变小、接触面积大等优点,能更精确地测量应变,目前在称重传感器中被广泛使用。
金属薄膜:采用真空蒸发或真空沉积等方法,在绝缘基底上形成厚度在 0.1µm 以下的金属电阻薄膜。金属薄膜式应变片灵敏度高,电流密度大,工作温度范围广,适用于一些对精度和温度特性要求较高的特殊称重传感器。
半导体材质
硅:是最常用的半导体材料,利用其压阻效应制成的半导体应变片,灵敏度高,能将微小的应变转化为较大的电阻变化,可实现高精度测量,且机械滞后小、横向效应小、体积小、耗电少。但缺点是温度稳定性差、灵敏度离散程度大,在较大应变作用下非线性误差大。随着 MEMS 工艺的发展,基于硅的半导体应变片可实现高精度和低成本并存,在一些高精度称重传感器以及微型称重传感器中得到了广泛应用。
锗:也是一种半导体材料,其性能与硅类似,但在某些特定条件下,如低温环境,锗的性能可能优于硅。不过,锗的成本相对较高,限制了其大规模应用。
此外,还有压电陶瓷等材料,利用压电效应,在机械应力作用下产生电荷或电压,也可用于制作应变片,不过在称重传感器中相对较少见。