第3课 电阻式传感器10

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1、第3课电阻式敏感元件冯志华中国科学技术大学精密机械与仪器系2009年09月<<测试技术>>课程讲稿（伺服）电位器---位移和角度测量元件UiRRxRlUoab如果要求输出电压与触点位置有较好的线性关系，则需要有RI>>R.负载电阻RL必须比电位器阻值R大10—20倍。在电路上可采用射极输出器或源极跟随器等方法，增大RL的阻值；负载效应负载对前端的影响，一般指由于测量仪器的接入而对测量对象的影响。一般仪器的输入阻抗很大，例如：万用表、示波器等，它们对测量对象的影响很小。应用应变片(StrainGau

2、ge)金属丝电阻应变片电阻丝直径为0．012mm～0．050mm4123原理一段导线的电阻R在拉力的作用下增大。如果拉力与变形是线性的，则电阻的变化与拉力成正比关系FFFLSR一般情况下体积不变电阻的相对变化和应变的关系一般在1到2之间对合金而言，kρ->0与形状变化有关与材料性质变化有关金属电阻应变片的几种形式箔的厚度一般在0.003mm—0.010mm(a)丝式(b)箔式(c)箔式半导体应变片1--基底2—半导体敏感条3—内引线4--引线片5—引线12345一般在40到200之间半导体应变片的

3、特点优点：体积小；灵敏度高，它的灵敏度系数比金属应变片要大几十倍；频率响应范围宽缺点：温度系数大，非线性大动态特性---应变片长度对测量的影响eoex1x2x极端情况在波长与长度一样的情况下，输出为零。给定许可误差范围，则在最大值时可以得到波长与基片长度的关系。与应变片使用有关的问题横向效应：在垂直方向上有应变的时候，电阻也会有变化，从而带来测量的误差温度影响：两个方面，测量对象与应变片热膨胀系数不同带来的相对应变；应变片的电阻受温度变化的影响频响：小的应变片具有高的频响电流的影响：激励电流大具有

4、大的输出，但是却会带来应变片的自热，从而带来测量误差光、磁等对半导体应变片的影响引线接点的热电势问题（后面热电偶会讲）粘贴工艺的影响：粘贴胶是过渡层典型应变式传感器原理图xa)b)c)mF质块电子秤几乎所有的电子台秤使用的都是应变片作为敏感元件。AirplaneWidespreadLoadcell量程：50t灵敏度：2.0mV/V+-0.05准确度：OIML-C3温度补偿范围：－40摄氏度－80摄氏度安全过载：150％FS极限过载：400%FS安全侧载：30%FS输入阻抗:450±4.5欧姆输出阻

5、抗：480±4.8欧姆激励电压范围：5－20V最大激励电压：＋25V满载变形量：0.1mm准确度为C3级的传感器，要求把传感器的量程范围分解为3000个分度。对于0－500分度范围的测量段要求其误差在0.35个分度值以内；对于500－2000分度范围的测绘段要求其误差在0.70个分度值内；对于2000－3000分度范围的测量段要求器误差在1.05个分度值以内。（国际标准国家标准）固态压力传感器相对压力传感器绝对压力传感器半导体应变片大量用在小型压力计上，例如血压计热电阻、热敏电阻RTDResist

6、anceTemperatureDetectorPt100用金属铂线或者膜做成的用来测温的电阻，其阻值为100欧姆Thermistor半导体热敏电阻1、铂电阻温度计铂是化学性质非常稳定的金属，广泛应用于电子工业。在腐蚀性较强的场合用其做引线；机械性质也很稳定，电阻的长期稳定性好；纯度越好稳定性越好。一般制作温度敏感元件使用纯度达99.999%的铂，其温度系数为：3850ppm/K（±0.000012/K）常使用的是100欧姆(0摄氏度)的标准电阻，称作Pt100可以制作计量级的测温元件可以测量-20

7、0到600度的范围2、铂薄膜电阻Pt100可以有各种大小。可以制作成薄膜价格便宜可以大量生产动态特性好。价格高价格低封装形式Pt100绕线式ThermistorPt100箔式4、一般输出特性5、铂电阻的自热影响及其补偿方法电阻的测量需要对其通以电流。一般电流越大测量越方便。但是，电流引起的副作用是它使电阻本身产生热量，从而使电阻阻值产生变化，引起电阻的测量误差。改善铂电阻的散热条件铂电阻在设计上采取好的封装形式，使其自热易于散发优化设计测量电路。在保证足够的信号灵敏度和信噪比的条件下,尽可能地降低

8、铂电阻测温传感器的激励电流采取间歇测量(激励)方式6、间歇测量激励电流波形图等效电路I(t)tTS+-KCRI3、非线性问题RelativeResistanceVSTemperatureofTypicalRTDsandThermistors0C-1000100200300400500600700PlatinumBalcoNickelThermistorRelativeResistance0123456NTCR的特点和应用NTCR必须在低电压源或在接近所谓的零功率下使用。除了把NTC