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《(工学)测试技术课件河南科技大学第2章常用传感器》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第2章常用传感器本章学习要求：1.理解传感器的定义、组成及分类；2.掌握常用传感器原理、特点及应用；3.了解传感器的信号调理电路。测试技术第2章常用传感器2.1概述1.传感器的定义传感器(Transducer/Sensor)是能感受规定的被测量，并按照一定规律转换成可用信号(便于传输和处理)的器件或装置。非电物理量电信号传感器转换后的信号大多为电信号。因而从狭义上讲，传感器是把外界输入的非电物理量转换成电信号的装置。现代信息技术的基础有三个主要方面：①信息采集——传感器技术②信息传输——通信技术③信息处理——计算
2、机技术(包括软件和硬件)2.传感器的组成传感器由敏感元件、转换元件和基本转换电路组成。敏感元件直接感受被测物理量(力)，并对被测量进行转换输出(应变)；转换元件将敏感元件的输出转换成便于传输和测量的电参量(电阻)或电信号；转换电路则对转换元件输出的信号进行放大、阻抗匹配、运算调制等，以便于接入后续仪表。2.1概述被测量敏感元件转换元件辅助电源基本转换电路输出信号3.传感器的分类（1）按被测物理量分类请大声点常见的被测物理量机械量：长度,厚度,位移,速度,加速度,旋转角,转速,质量,重量,力,应力,应变,压力,真空
3、度,力矩,风速,流速,流量。声：声压,噪声。磁：磁通,磁场。温度：温度,热量,比热。光：亮度,色彩。2.1概述位移传感器力传感器滑觉传感器压力传感器流量传感器温度传感器等（2）按被测量的性质分类2.1概述能量转换型和能量控制型两大类。（3）按被测量与输出电信号的转换关系分类能量转换型：直接将被测量转换为电信号(电压等)。（有源）例如：热电偶传感器，压电式传感器。2.1概述能量控制型：先将被测量转换为电参量(电阻等)，在（无源）外部辅助电源作用下才能输出电信号，并由被测量控制输出电信号的变化。例如：应变式传感器，电
4、容式传感器。（4）按工作原理分类电阻应变式传感器电容传感器磁电式传感器光电式传感器压电式传感器等4.传感器的性能指标灵敏度、线性度、重复性、稳定性、精确度、动态特性、环境影响等。2.1概述2.2能量控制型传感器第2章常用传感器上式中任何一个参数变化均会引起电阻变化。金属电阻丝的电阻为：转换原理：将被测量变化转换为电阻变化。2.2.1电阻式传感器金属电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化的现象。（1）工作原理：电阻应变效应1.电阻应变式传感器(金属电阻应变片)2.2
5、.1电阻式传感器对上式求偏导数代入金属电阻丝的电阻为：2.2.1电阻式传感器有：2.2.1电阻式传感器式中：——轴向相对变形(纵向应变)；——径向相对变形(体积不变)；——电阻率相对变化。故：电阻丝灵敏系数：对于金属电阻应变片，在外力作用下电阻率基本不变(不同于半导体应变片)：(由实验确定)2.2.1电阻式传感器应变计（2）应变片的结构及类型金属应变片按敏感栅的结构可分为：丝绕式、短接丝式、箔式、应变花。2.2.1电阻式传感器（3）应变片的主要参数5）其它参数：如环境温度、滞后、蠕变、零漂以及疲劳寿命、横向效应等
6、。1）几何尺寸：基长×基宽=l×b<30×10(mm2)2）电阻值：应变片原始电阻值(120Ω、350Ω)4）允许电流：流过敏感栅的电流，使应变片产生温升，影响测量精度。一般规定25mA。3）灵敏系数：左右2.2.1电阻式传感器（4）应变片的温度误差2.2.1电阻式传感器由温度变化引起的总的相对电阻增量为温度补偿：桥路补偿法、应变片的自补偿、热敏电阻。1）敏感栅材料电阻温度系数的影响2）试件材料和敏感栅材料线膨胀系数的影响（5）应变片的测量电桥2.2.1电阻式传感器令：金属电阻应变片：电桥输出电压与应变呈线性关系
7、，由此可测量应变。2.2.1电阻式传感器（6）应变片的选择与粘贴技术1）目测应变片有无折痕、断丝等缺陷，有缺陷的应变片不能粘贴。2）用惠斯顿电桥测量应变片电阻值大小。同一电桥中各应变片之间的电阻值相差不得大于0.5欧姆。3）试件表面处理：贴片处用细纱纸交叉45°打磨，用酒精棉球反复擦洗贴片处，直到棉球无黑迹为止。2.2.1电阻式传感器5）焊线：用电烙铁将应变片的引线焊接到导线上。6）用万用表检查应变片与试件之间的绝缘电阻，应大于500兆欧。7）应变片保护：用防潮剂覆盖于应变片上，防止应变片受潮脱落。4）应变片粘贴
8、：在应变片基底上挤一小滴502胶水，轻轻涂抹均匀，立即放在应变贴片位置。2.2.1电阻式传感器（7）电阻应变式传感器的应用：测力2.2.1电阻式传感器标准产品:2.2.1电阻式传感器河南省科委科研项目：“带传感装置骨外固定器”案例：骨应力测量2.2.1电阻式传感器案例：桥梁固有频率测量2.2.1电阻式传感器案例：电子秤测量原理将物品重量通过悬臂梁转化结构变形，再通过电阻应
