《电阻传感器》PPT课件

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1、2:34AM1第三章电阻式传感器1按被测量分类（一种宏观分类方法）物理传感器:用于测量血压、体温、血流量、生物磁场等，被测量都是物理量。设计时多这些非电量的利用物理性质和物理效应。化学传感器:用于测量人体内某些化学成分、浓度、PH值等，被测量都属于化学量（被测物质分子量较小）。设计时多利用电化学原理或物理效应。生物传感器：用于测量酶、抗原、抗体、激素、DNA、RNA等物质，被测量都属于化学量（被测物质分子量较大）。利用生物活性物质具有的选择识别待测生物化学物质的能力而制成传感器。生物医学传感器的分类物理传感器（

2、PhysicalSensor）物理传感器是检测物理量的传感器。它是利用某些物理效应（如光电效应、压电效应、电磁效应、热电效应等)，把被测量的物理量转化成为便于处理的能量能形式的信号（通常是电信号）的装置。其输出的信号和输入的信号有确定的函数关系。物理传感器是目前应用该范围最广，使用量最大的传感器。按工作原理分类：光电式传感器压电式传感器应变式传感器电容式传感器电感式传感器磁电式传感器热电式传感器………..从被测对象分类：心音传感器压力传感器血流传感器呼吸传感器温度传感器………..物理传感器分类2:34AM5基本

3、工作原理是将被测物理量的变化转换成传感元件电阻值的变化，再经转换电路变成电量输出。包括电位器式、压阻式、热阻式、应变式等。学习要点:1.应变式传感器：应变效应、电桥测量电路和温度补偿原理2.压阻式传感器：压阻效应、测量桥路及温度补偿工作原理电阻式传感器2:34AM6第一节电阻应变式传感器电阻应变式传感器是利用金属的电阻应变效应将被测量转换为电量输出的一种传感器。应变式传感器组成框图非电量应变电阻应变片弹性元件电阻变化传感器2:34AM7一、工作原理（电阻应变效应）FFLLrr电阻应变效应：金属导体（电阻丝）

4、的电阻值随其变形（伸长或缩短）而发生变化的一种物理现象。在未受到外力F的作用时，电阻值为：2:34AM8当受到拉力作用F后，电阻的变化量为全微分:两边同除以R和L/A，电阻相对变化为又因为2:34AM9据材料力学知识:（小常识：泊松比是材料横向应变与纵向应变的比值，也叫横向变形系数，它是反映材料横向变形的弹性常数，受几何形状变化的影响）代入上式得:令=dL/L(纵向应变)，并用增量形式表示2:34AM10当受到拉力作用F后，电阻的变化量为:---金属电阻丝的灵敏度系数=dL/L(纵向应变)2:34AM11

5、讨论：1、应变的灵敏系数K0受二个因素的影响：几何形状变化的影响电阻率发生变化的影响2、对于金属材料：对于半导体材料：压阻效应应变效应2:34AM12二、应变片结构与类型1、结构电阻应变片由基底、敏感栅、盖片（有时加上引出线）组成。用粘贴剂将其粘贴在一起，构成完整的应变片。2:34AM132、应变片的类型、材料及粘贴(2)应变片的粘贴粘贴在应变变化均匀且较大的地方。基底、盖片敏感栅引出线金属丝式纸基、胶基金属丝12~50m(回线式、短接式）康铜、镍铬合金、铂等0.1~0.15mm镀锡铜丝金属箔式胶基金属箔

6、片厚3~10m(通过照相制版或光刻技术)康铜、镍铬合金有或无金属薄膜式金属薄膜厚0.1m以下溅射到相应的位置无（1）应变片的类型2:34AM142:34AM15常用金属电阻丝材料的性能最常用动态中高温高温（3）应变片的材料2:34AM16三、金属应变片的主要特性（贴在试件上后讨论）1.灵敏系数原因：1）粘贴层传递变形失真,2）横向效应。且k

7、件上，当温度恒定时，其加载特性与卸载特性不重合，即为机械滞后。原因：残余应变；在制造或粘贴应变片时，敏感栅受到不适当的变形或者粘结剂固化不充分。ΔεΔε1机械应变ε卸载加载指示应变εi应变片的机械滞后2:34AM194、零漂和蠕变即：即：零漂：,蠕变：,原因：存在内应力、内部结构变化、黏合剂受潮原因：绝缘电阻低、产生热电势等2:34AM205、应变极限6、电阻值或称原始电阻值7、动态特性测量变化频率较高的动态应变时考虑。应变片反映敏感栅的平均应变。应变片传播速度V=声波，2:34AM211).阶跃响应阶跃应变

8、应变栅长度应变波传播速度上升时间实际响应曲线2:34AM222).正弦应变波变化设：在应变片任意位置上x，通过的应变波为：2:34AM23则基长l的平均应变:若测出的是平均应变的最大值:2:34AM24相对误差:误差与n有关，n越大，越小一般取2:34AM25四、温度误差及补偿1、温度误差：1)敏感栅的金属丝电阻本身随温度变化电阻温度系数的影响和材料线膨胀系数的影响2:34AM262)