《应变电桥》PPT课件

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1、第二章电阻式传感器电阻元件非电量电阻变化12§2-1电位器式传感器3一、线绕电位器式传感器精密电位器机械位移信号电信号转换元件位移41、线绕电位器的结构52、线绕电位器的输出特性电阻灵敏度电压灵敏度线性电位器（1）空载下6（2）负载下令分压系数负载系数空载负载线性非线性7负载误差相对负载误差一定，对K求一阶导数，并令其=0，得：令分压系数负载系数最大误差产生在2/3处8例2-1设电位器总电阻，要求负载误差0.1%，确定负载电阻。4、阶梯特性、误差和分辨率3、减小电位器负载误差的方法——负载系数减小法尽

2、量采用较大的负载电阻电刷的移动是不连续的，而是阶越变化9二、非线绕电位器式传感器1、薄膜电位器2、导电塑料电位器基体、电阻膜带、电刷、转轴、导电环合成膜电位器金属膜电位器3、光电电位器无接触式电位器集成光电子技术光电导层暗电阻:绝缘体明电阻:良导体优点：精度、寿命、分辨率、可靠性高、阻值范围宽缺点：温度范围窄、输出电流小、输出阻抗较高结构复杂、体积和重量大10三、电位器式传感器的应用1、航空飞行高度传感器112、液面高度测试仪123、电位器式位移传感器参考文献：“电位器式传感器及对接触线抬升量的测量”

3、，《传感器技术》，1998年1期13一、电阻应变计的结构导电材料的应变电阻效应§2-2电阻应变计的原理及特性金属电阻应变计半导体电阻应变计：栅状敏感栅基底粘结剂盖层引线传递应变应变计工作的物理基础——电阻应变效应14二、导电材料的应变电阻效应15轴向线应变其中，单位：“微应变”，径向线应变轴向线应变泊淞比16（1）金属材料的应变电阻效应（2）半导体材料的应变电阻效应——金属材料的电阻相对变化与线应变成正比——半导体材料的电阻相对变化与线应变成正比金属丝材的应变灵敏系数半导体材料的应变灵敏系数压阻系数1

4、7（3）导电丝材的应变电阻效应金属半导体几何尺寸变化电阻率变化金属丝材的应变电阻效应以结构尺寸变化为主，Km=1.8~4.8几何尺寸变化压阻效应半导体材料的应变电阻效应主要基于压阻效应18三、电阻应变计的特性1、静态特性（1）灵敏系数K应变计的灵敏系数导电丝材的灵敏系数（2）横向效应及横向效应系数K与K0相同吗？19（3）机械滞后Zj（4）蠕变和零漂P0（5）应变极限非线性误差达到10%的应变值——应变极限20（6）绝缘电阻几十~几百兆欧21五、电阻应变计的分类金属丝式应变计金属箔式应变计半导体应变计

5、箔式应变计的优点：减小横向效应接触面大增大输出电流强度2223灵敏度高半导体应变计体型扩散型：感压硅膜24§2-3测量电路及电阻应变仪例2-3：变化电阻应变计电桥电路机械应变U(I)变化电阻应变仪放大、显示25一、应变电桥双臂应变电桥单臂应变电桥全臂应变电桥直流电桥：R交流电桥:R、L、C不平衡桥式：偏差测量法（动态）平衡桥式：零位测量法（静态）半等臂电桥全等臂电桥工作方式桥臂关系电源负载工作臂电压输出桥：功率输出桥：U、I电源端对称输出端对称26二、直流电桥及输出特性初始平衡条件：或此时1、电压输出

6、桥的输出特性27ABC：ADC：电桥平衡条件：28桥臂比：线性部分：非线性部分：29讨论：全等臂电桥半等臂对输出端对称电桥线性部分：30（1）电桥的灵敏度（2）电桥的非线性补偿措施：加减特性，双臂或四臂差动工作方式K：金属半导体（3）电桥的加减特性对象：全等臂电桥、对输出端对称电桥“相邻臂相减，相对臂相加”31①一个桥臂R1工作，②两个相邻桥臂工作，32③两个相对桥臂工作，④全臂工作，33电桥加减特性——“相邻臂相减，相对臂相加”例2-4：分析桥路补偿块法进行温度补偿的原理解：34例2-5解：35例2

7、-6利用全桥测量提高灵敏度并实现温度补偿。解：362、功率输出桥的输出特性输出功率最大的条件：372、应变计的选用（1）选择类型(a)、(f)、(i)：直角应变花(b)、(g)：45。应变花(c)：±45。应变花(d)、(e)：纵向、横向应变计链(h)：残余应变计384、应用举例例2-11筒形结构的称重传感器FFF弹性元件传感元件(应变片)被测非电量电阻应变（1）应变式力传感器电子自动秤39F40（2）应变计式加速度传感器惯性系统：aF适用频率：10~60Hz41（3）应变计式位移传感器测量范围：0.

8、1um~0.1mm角位移传感器42