传感器1电阻式传感器

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1、传感器测量原理(1)本章学习要求：1.掌握电阻式传感器的工作原理2.了解电阻式传感器的结构、分类3.了解电阻传感器的测量电路4.了解电阻传感器的应用工程测试技术基础第二讲传感器测量原理（1）2.1概述1.传感器定义传感器是借助检测元件将一种形式的信息转换成另一种信息的装置。物理量电量目前，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信号转换成电信号的装置。辅助电源敏感元件转换元件基本转换电路被测量电量敏感元件是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。转换元件：敏

2、感元件的输出就是它的输入，它把输入转换成电路参量。基本转换电路：上述电路参数接入基本转换电路（简称转换电路），便可转换成电量输出。传感器的组成敏感元件在传感器中直接感受被测量，并转换成与被测量有确定关系、更易于转换的非电量。弹性敏感元件（弹簧管）弹簧管(布尔登管）将压力转换为角位移αP418最简单的传感器由一个敏感元件(兼转换元件)组成，它感受被测量时直接输出电量，如热电偶。有些传感器由敏感元件和转换元件组成，没有转换电路，如压电式加速度传感器，其中质量块m是敏感元件，压电片（块）是转换元件。有些传感器，转换

3、元件不只一个，要经过若干次转换。热电偶压电加速度传感器气体压力传感器由于空间的限制或者其他原因,转换电路常装入电箱中。然而，因为不少传感器要在通过转换电路后才能输出电信号，从而决定了转换电路是传感器的组成环节之一。实际上，有些传感器很简单，有些则较复杂，大多数是开环系统，也有些是带反馈的闭环系统。本课中，传感器泛指将一个被测物理量按照一定的物理规律转换为另一物理量的装置，着重研究装置的信号转换规律，并不严格区分其是一个敏感元件还是一个传感器。2、按传感器的工作机理，分为结构型与物性型1、按照被测物理量，分为位

4、移、压力、振动、温度传感器等，表明传感器的用途传感器的分类结构型传感器：依赖结构参数的变化实现信息转换——场定律2)物性型传感器：依赖敏感元件的物理特性的变化实现信息转换——物质定律3、按传感器使用电源与否：分为有源传感器和无源传感器；按传感器的能量转换情况，分为能量控制型传感器和能量转换型传感器4、按照工作原理分类：十大类电阻式电感式磁电式压电式电容式光电式热电式陀螺式机械式流体式5、按传感器输出信号，分为开关型、模拟型和数字型P163表4.1常用传感器类型及作用原理2.2电阻式传感器电阻式传感器是把被测量

5、转换为电阻变化的一种传感器,第二讲传感器测量原理（1）3个参数中的1个或数个发生变化，电阻R就变化！按工作的原理可分为:变阻器式、电阻应变式、热敏式、光敏式、压阻式.（一）变阻器式传感器的构造与原理1.机械结构2.物理模型3.数学模型一、变阻器式传感器（电位器式传感器）xL变阻式传感器等效电路分析:l电位计电阻元件长;x电刷移动量.R总电阻;Rx电刷电阻;x,Rxl,RUiUolx=RRx=UiUo变阻式传感器电位计0UiU0xl电位计空载输出电压当电位计结构及电源电压确定后，理想线性电位计KR和KU为常数，

6、因此线性电位计输出电压与电刷位移（或转角）成呈线性关系。动手做一做如何变成传感器?一个具体的工程实例:请将电位器接入实际身高测量应用中.1.结构误差阶梯特性与阶梯误差（二）工程应用中存在的问题UmlU阶梯误差是一种原理误差，它限制了电位计的精度和分辩力。U0UscVRfRR0-R2.负载特性负载特性与负载误差若使非线性误差<2%,必须有RL>(10~20)R0lUm为电位计的负载系数（三）产品及应用某些电刷结构由于测量领域的不同，电位器结构及材料选择有所不同。但是其基本结构是相近的。电位器通常都是由骨架、电阻

7、元件及活动电刷组成。常用的线绕式电位器的电阻元件由金属电阻丝绕成。按制作方式：线绕电位器导电塑料电位器普通塑料基底导电材料粉线绕电位器薄膜电位器(四)变阻器式传感器的性能参数:1)线性(或曲线的一致性);4)移动或旋转角度范围;2)分辨率;5)电阻温度系数;3)整个电阻值的偏差;6)寿命(3)变阻器式传感器的分类按测量类型：单圈电位器多圈电位器直线滑动式电位器特点及应用优点结构简单,性能稳定,输出信号大,受外界条件影响小等优点缺点动态响应差,精度差,分辨率低YCO-l50型压力传感器原理图膜盒电位器式压力传感

8、器原理图电位器式加速度传感器示意图电位计的技术指标技术参数直线型旋转型输入范围2mm~8m10~60圈分辨率50um0.2°~2°线性度0.002%~0.1%FS最高频率3Hz额定功率0.1~50W总电阻20~200kΩ温度系数20×10-6/℃~1000×10-6/℃寿命108次循环应用常用来测位移,压力,加速度.问题:前述的测身高装置如何改为测体重装置?案例：重量的自动检测--配料设备比较重量设