传感器与检测技术第2章 电阻式传感器ppt课件.ppt

《传感器与检测技术第2章 电阻式传感器ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第2章电阻式传感器2.1电阻应变式传感器电阻式传感器的基本原理是将被测物理量的变化转换成与之有对应关系的电阻值的变化，再经过相应的转换电路变成一定的电量，电量的变化反映了被测物理量的变化。电阻应变式传感器主要利用电阻应变效应或半导体材料的压阻效应制作成敏感元件，是测量微小变化的理想传感器。因为电阻式应变片具有体积小、质量轻、结构简单、灵敏度高、性能稳定、适于动态和静态测量的特点，因此被广泛应用在测量力、应力、应变、荷重和加速度等物理量2.1.1电阻应变效应所谓的电阻应变效应，就是导体或半导体在受到外

2、力的作用下，会产生机械变形，从而导致其电阻值发生变化的现象。假设温度保持不变，一根金属电阻丝，其电阻值R与长度l成正比，与横截面积S成反比，与它的电阻率ρ成正比，即当金属电阻丝在受到外力作用时，ρ、l、S这三者都会发生变化。当电阻丝受拉力F作用时，l将变长，r变小，均导致R变大。电阻的变化量用ΔR表示，实验证明，在电阻丝形变的弹性限度范围内，电阻的相对变化量ΔR/R与应变量成正比。即式中，K为电阻丝的灵敏度系数，表示电阻丝产生单位形变时电阻值相对变化的大小，是与金属材料有关的常数。K值越大，单位形变

3、引起的电阻值相对变化越大，灵敏度也就越高。不同金属有不同的灵敏系数，通常取值K=1.7~3.6。2.1.2电阻应变片的结构、种类及粘贴1.应变片的结构金属电阻应变片的结构如图2-2所示，它主要由基片、金属丝（电阻丝）或金属箔、覆盖层以及引线等4部分组成。（1）敏感栅它是应变片最重要的组成部分，由某种金属细丝绕成栅形。一般用于制造应变片的金属细丝直径为0.015~0.05mm。电阻应变片的电阻值有60Ω、120Ω、200Ω等各种规格，以120Ω最为常用。敏感栅的栅长用l表示，栅宽用b表示。（2）基底和

4、覆盖层基底用于保持敏感栅、引线的几何形状和相对位置；覆盖层既可保持敏感栅和引线的形状和相对位置，还可保护敏感栅。最早的基底和覆盖层多用专门的薄纸制成。（3）黏结剂用于将敏感栅固定于基底上，并将覆盖层与基底粘贴在一起。使用金属应变片时，也需用黏结剂将应变片基底粘贴在构件表面某个方向和位置上。以便将构件受力后的表面应变传递给应变片的基底和敏感栅。（4）引线引线是从应变片的敏感栅中引出的细金属线。常用直径约0.1~0.15mm的镀锡铜线，或扁带形的其他金属材料制成。2..应变片的类型应变片可分为金属应变片

5、及半导体应变片两大类。金属应变片可分成金属丝式、箔式和薄膜式3种。图2-3所示为几种不同类型的电阻应变片。3.应变片参数应变片的参数主要有以下几项。（1）标准电阻值（R0）。标准电阻值指的是在无应变（即无应力）的情况下的电阻值，单位为欧姆（Ω），主要规格有60Ω，90Ω，120Ω，150Ω，350Ω，600Ω，1000Ω等。（2）绝缘电阻（RG）。应变片绝缘电阻是指已粘贴的应变片的引线与被测试件之间的电阻值，通常要求在50~100MΩ以上。RG的大小取决于黏合剂及基底材料的种类及固化工艺，在常温条件

6、下要采取必要的防潮措施，而在中温或高温条件下，要注意选取电绝缘性能良好的黏合剂和基底材料。（3）灵敏度系数（K）。灵敏度系数是指应变片安装到被测物体表面后，在其轴线方向上的单位应力作用下，应变片阻值的相对变化与被测物表面上安装应变片区域的轴向应变之比。（4）应变极限（εmax）。在恒温条件下，使非线性达到10%时的真实应变值，称为应变极限。应变极限是衡量应变片测量范围和过载能力的指标。（5）允许电流（Ie）。允许电流是指应变片允许通过的最大电流。（6）机械滞后、蠕变及零漂。机械滞后是指所粘贴的应变片

7、在温度一定时，在增加或减少机械应变过程中真实应变与约定应变（即同一机械应变量下所指示的应变）之间的最大差值。4．应变片的粘贴1）试件的表面处理。为了保证一定的粘合强度，必须将试件表面处理干净，清除杂质、油污及表面氧化层等。2）确定贴片位置。在应变片上标出敏感栅的纵、横向中心线，在试件上按照测量要求划出中心线。3）粘贴应变片。首先用甲苯、四氯化碳等溶剂清洗试件表面。如果条件允许，也可采用超声清洗。应变片的底面也要用溶剂清洗干净，然后在试件表面和应变片的底面各涂一层薄而均匀的胶水等。贴片后，在应变片上盖

8、上一张聚乙烯塑料薄膜并加压，将多余的胶水和气泡排出。4）固化处理。贴好应变片后，根据所使用的粘合剂的固化工艺要求进行固化处理和时效处理。5）粘贴质量检查。检查粘贴位置是否正确，粘合层是否有气泡和漏贴，敏感栅是否有短路或断路现象，以及敏感栅的绝缘性能等。6）引线的焊接与防护。检查合格后即可焊接引出线。5．温度误差及其补偿外界温度的变化会给测量带来的附加误差，称为应变片的温度误差。温度误差原因主要是因环境温度改变引起敏感栅电阻值的变化，引起电阻变化的主要因素有两方面：一方