电阻式常用传感器课件.ppt

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1、1机械工程测试技术温州大学机电工程学院常用传感器主讲：常用传感器（电阻式）2机械工程测试技术学习目标1.了解传感器的分类；2.了解传感器的选用原则；常用传感器（电阻式）学习难点各类传感器的工作原理。3.掌握电阻式传感器的原理及应用；4.掌握电容、电感式传感器的原理及应用；5.掌握压电式传感器的原理及应用；6.掌握磁电式传感器的原理及应用；7.掌握光电式传感器的原理及应用；8.了解新型传感器的原理及其应用；内容概述本章首先说明传感器的分类和选用原则，然后分别介绍电阻式、电感式、电容式、压电式、磁电式

2、和光电式传感器的原理、特性和应用，最后介绍一些新型的传感器。温州大学机电工程学院3机械工程测试技术温州大学机电工程学院常用传感器（电阻式）4机械工程测试技术常用传感器（电阻式）传感器定义的含义①传感器是测量装置，能完成检测任务；②它的输入量是某一个被测量，可能是物理量（如长、热、力、电、时间、频率等），也可能是化学量、生物量等；③它的输出量是某种物理量，这种量要便于传输、转换、处理、显示等，可以是气体、光、电量，但主要是电量；④输出与输入有一定的对应关系，且应有一定的精确度；温州大学机电工程学院5

3、机械工程测试技术温州大学机电工程学院常用传感器（电阻式）6机械工程测试技术温州大学机电工程学院常用传感器（电阻式）7机械工程测试技术常用传感器（电阻式）结构性传感器结构型传感器则是依靠传感器结构参数的变化而实现信号转换的。例如，电容式传感器依靠极板间距离变化引起电容量变化；电感式传感器依靠衔铁位移引起自感或互感变化等。物性型传感器物性型传感器是依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换的。例如利用水银的热胀冷缩现象制成水银温度计来测温；利用石英晶体的压电效应制成压电测力计。温州大学机电工程学

4、院8机械工程测试技术能量控制型传感器能量转换型传感器温州大学机电工程学院常用传感器（电阻式）9机械工程测试技术温州大学机电工程学院常用传感器（电阻式）10机械工程测试技术常用传感器（电阻式）传感器的发展趋势采用新原理、开发新型传感器；它大力开发物性型传感器(靠结构型有些满足不了要求)；传感器的集成化；传感器的多功能化；传感器的智能化（SmartSensor）；研究生物感官、开发仿生传感器。温州大学机电工程学院11机械工程测试技术温州大学机电工程学院常用传感器（电阻式）12机械工程测试技术传感器的选

5、用原则灵敏度线性范围响应特性稳定性精确度其他选用原则温州大学机电工程学院常用传感器（电阻式）13机械工程测试技术温州大学机电工程学院常用传感器（电阻式）14机械工程测试技术温州大学机电工程学院常用传感器（电阻式）15机械工程测试技术电阻式传感器电阻应变式传感器；压阻式传感器；变阻式传感器；温州大学机电工程学院常用传感器（电阻式）16机械工程测试技术常用传感器（电阻式）电阻式传感器电阻式传感器种类繁多，应用广泛，其基本原理就是将被测物理量的变化转换成电阻值的变化，再经相应的测量电路显示或记录被测量的

6、变化。1.应变式传感器应变式传感器是基于测量物体受力变形所产生应变的一种传感器，最常用的传感元件为电阻应变片。•应用范围：可测量位移、加速度、力、力矩、压力等各种参数。•应变式传感器特点温州大学机电工程学院17llAπr应变式传感器的工作原理（1）金属的电阻应变效应导体或半导体材料在外界力的作用下，会产生机械变形（伸长或缩短），其电阻值也将随着发生变化，这种现象称为金属的电阻应变效应。R=ρ=ρ218ρρllAAA2AdRdldrdρ（工作原理及公式推导）当金属丝受到轴向力F而被拉伸(或压缩)时，

7、其L、A和ρ均发生变化，导体的电阻随之发生变化，电阻相对变化为：dR=dl−2dA+dρ设半径为r的圆导体：=πr,又R=ρlA代入上式电阻相对变化为：=−2+Rlrρ19dldrdldρdlFσ=−2+代入dRdρ(4)(1)(2)(3)由材料力学的关系lrlρlAEE=ε,=−μ=−με,=λσ=λEε=ε==dRdldrdρRlrρ得到新的表达式，=(1+2μ)ε+Rρ=(1+2μ)ε+λEε令，K0=dRεR=(1+2μ)+λEK0称为金属丝的灵敏系数，其物理意义是单位应变所引起的电阻相对

8、变化，λ是压阻系数。20机械工程测试技术温州大学机电工程学院常用传感器（电阻式）21机械工程测试技术温州大学机电工程学院常用传感器（电阻式）22机械工程测试技术温州大学机电工程学院常用传感器（电阻式）23机械工程测试技术温州大学机电工程学院常用传感器（电阻式）24机械工程测试技术温州大学机电工程学院常用传感器（电阻式）25机械工程测试技术常用传感器（电阻式）电阻应变片的横向效应栅状结构敏感栅的电阻变化一定小于纯直线敏感栅的电阻变化的现象。敏感栅形状分析：应变片的纵向应与测量的形变方