《电气检测技术》PPT课件

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1、4.1电阻式传感器电阻式传感器的功能：将相关的非电量(位移、压力、加速度、流量等)变换成与电阻阻值相关的电量传感器。主要类型：1、线性电位器传感器；2、非线性电位器传感器；3、电阻应变传感器；4、压阻传感器；5、金属电阻传感器；1一、线性电位器式传感器的工作原理：功能：把线位移和角位移变换成具有一定函数关系的输出电阻或输出电压，用来测量压力、位移等非电参数。典型结构如图：1、金属电阻丝2、骨架3、电刷工作原理：动触点移动2特点：1、线性电位器传感器在制作时，其单位长度上电阻值处处相等；2、线性电位器传感器在空载和带负载的情况下，其输入

2、输出特性有着明显的区别。31、空载输入输出特性线性电位器的理想空载特性曲线具有严格的线性关系。当电位器电刷的行程为x时(如图)：4电压灵敏度：电阻灵敏度：式中：ρ、A、t：导线的电阻率、导线的截面积、导线的节距;b、h：骨架的宽度及高度；I：工作电流。空载输出电压：5电压视在分辨率ΔU：电位器电刷作台阶式的跳跃式的变化。电刷每移过一匝，输出电压(电阻)就会产生一个阶跃，其阶跃值为(N为线圈总匝数)：ΔU=Umax/N线性电位器的电压分辨率ebl：工作行程内，电位器产生一个可测出的输出变化电压与最大输出电压之比的百分数，即：ebl=ΔU

3、/Umax=(1/N)×100%6线性电位器的阶梯误差δjl：理想阶梯特性曲线对理想的理论直线的最大偏差值与最大输出电压值之比的百分数：72、负载特性电路接入负载后，输出电压为：令电阻的相对变化γ为：其中：X为电刷相对行程8电位器接入负载后的非线性误差δl：令可得：9(二)线性电位器传感器的应用特点：整个量程范围内，单位长度上的电阻值处处相等，只要是能转变成位移的参数均可用电位器作为检测元件，例如：温度、物位，振动、位移、速度等。下图为电位器式数字位移测量仪的原理图。10电路特点：1、供桥电压由稳压电源1403提供，输出为2.5V；2

4、、传感器接入电桥中，构成桥臂；3、放大器接成跟随器形式，选用高输入阻抗的放大器，图中，其差动输入阻抗可以达到，因此，在测量时，电桥的阻值变化相对与外电路而言，可以认为外电路是开路。4、ICL7139为双积分式A/D转换器件，它的输出可以直接驱动LCD显示。11调试过程如下：1、电位器处于零点(动触点无位移)，选择合适的桥臂电阻，使得，通过调节放大器的调零电阻BP1、BP2，使得电路的输出为0；2、用该位移计测量一段标准位移(满量程位移)，如该位移计的量程范围为0~40mm，如40.00mm，调节BP3改变参考电压，使得LCD的显示为4

5、0.00mm。3、调试过程中，A/D转换器的参考电压是根据量程来调整的。调试的过程实际上也是位移计定标的过程。12二、非线性电位器传感器非线性电位器传感器----空载时其输出电压或电阻与电刷行程之间具有非线性函数关系，也称函数电位器。可实现函数有：指数函数、对数函数、三角函数等。主要满足控制系统的一些特殊要求。常用的非线性绕线电位器有变骨架式、变节距式、分路电阻式及电位给定式四种。非13三、电阻应变式传感器传感器组成：电阻应变片、测量电路；敏感元件的电阻随机械变形(伸长或缩短)大小而变化。应用：测量力和与力有关的一些非电参数(如压力、

6、扭力、加速度等)。特点：精度高，测量范围广；结构简单，性能稳定可靠，寿命长；频率特性好，能在高温、高压、振动强烈、强磁场等恶劣环境条件下工作。14(一)应变片的工作原理电阻应变片是采用直径约为0.025mm的具有高电阻率的金属电阻丝制成，如图所示：图中，l称为应变片的标距或称工作基长，b称为应变片的工作宽度。应变片的转换原理是金属电阻的应变效应。应变效应：金属丝的阻值随其变形而改变的一种物理现象。15金属丝的电阻值：其应变关系：对于直径为D的圆形电阻丝：由材料力学可知，横向收缩和纵向伸长的关系为：16应变片受力后的阻值变化：为材料的泊

7、松系数，不同的金属材料不同，通常之间；为电阻丝长度的相对变化量，为纵向应变量；为横向应变。171、金属电阻应变片形变后，应变电阻的阻值变化量为：式中，被称为应变片的应变灵敏度系数。由于大多数金属材料的之间，所以之间。对确定材料的金属，泊松系数为常数，且当受到确定大小的力后，电阻丝的纵向应变和横向应变都定，因此，应变片的阻值变化量随外力的变化而变化。18金属电阻应变片的特点：1、高分辨率，非线性误差小，温漂系数小；2、测量范围大；能测量静态、动态应变；3、价格低廉，品种繁多，便于选择和大量使用。应变片电阻值的常用阻值：有60、120、2

8、00、350、500、1000欧几种，其中以120欧最为常用。最大允许工作电流：指通过应变片而不影响其工作的最大电流值。工作电流大，应变片的输出信号就大，灵敏度高。192、半导体应变片金属电阻应变片缺点：灵敏度低半导体应