《传感器与检测技术》精品课件 第二章 电阻式传感器.ppt

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1、第二章、电阻式传感器本章学习要求：1.了解电阻式传感器的分类2.掌握电阻式传感器测量原理3.了解传感器测量电路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。2.传感器的构成传感器由敏感器件与辅助器件组成。敏感器件的作用是感受被测物理量，并对信号进行转换输出。辅助器件则是对敏感器件输出的电信号进行放大、阻抗匹配，以便于后续仪表接入。dV第二章电阻传感器利用电阻传感器可以

2、测量角位移、直线位移、应变、力、加速度、重量、转矩、温度、湿度、气体成分及浓度、磁场强度等。第一节电位器式传感器电位器是大家十分熟悉的三端电子器件，改变其滑动臂的位置，也就改变了电路的分压比。电位器有直线式和圆盘式之分，在非电量电测中，可分别用于测量直线位移x和角位移α。电子电路中使用的电位器性能较差，检测技术中使用的电位器传感器耐磨程度是普通电位器的数百倍甚至数千倍，温漂也小于万分之一2.2电阻式传感器电阻式传感器是把被测量转换为电阻变化的一种传感器,按工作的原理可分为:变阻器式、电阻应变式、热敏式、光敏式、电敏

3、式.1变阻器式传感器等效电路分析:xL2.2电阻式传感器L-变阻器总长;x-电刷移动量.R-总电阻;RL电刷电阻;R=K*LL=R/KEE1Lx=RRL=EE1x=L*E1/E分压比电路的计算公式如下：直滑电位器式传感器的输出电压Uo与滑动触点C的位移量x成正比：对圆盘式电位器来说，Uo与滑动臂的旋转角度成正比：(2)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2.2电阻式传感器按测量类型：单圈

4、电位器多圈电位器直线滑动式电位器变阻器式传感器产品2.2电阻式传感器1图2-1电位器传感器a）圆盘式b）直线式360度圆盘形电位器传感器(测量角位移)右图所示的360度圆盘形电位器的中间焊片为滑动片，右边焊片接地，左边焊片接电源。接地直线式电位器传感器运动方向直线电位器传感器用于测量直线位移外壳接地电位器的滑动片随不锈钢滑竿而左右移动。360度圆盘形电位器传感器也可以用于测量直线位移位移钢丝绕在圆盘形电位器传感器的转轴上。测量转轴转动的圈数（角度），再乘以转轴的直径和π，就等于钢丝拉出的长度。接地案例：重量的自动检

5、测--配料设备比较重量设定原材料2.2电阻式传感器原理：弹簧->力->位移->电位器->电阻案例：煤气包储量检测煤气包钢丝2.2电阻式传感器原理：钢丝->收线圈数->电位器->电阻案例：玩具机器人（广州中鸣数码）2.2电阻式传感器原理：电机->转角->电位器->电阻我们先来做一个实验。当我们用力拉电阻丝时，电阻丝的长度略有增加，直径略有减小，从而导致电阻值R变大。在我们这个实验中，电阻丝的阻值从初始状态的10.00Ω增大到10.05Ω，如图2-4所示。导体或半导体材料在外界力的作用下，会产生机械变形，其电阻值也将随

6、着发生变化，这种现象称为应变效应。在工业中，将试材受力后所产生的长度相对变化量εx＝Δl/l，称为纵向应变。一、应变原理演示金属丝受拉时，l变长、r变小，导致R变大。二、应变片的工作原理设有一长度为、截面积为A、半径为r、电阻率为的金属单丝，它的电阻值R可表示为K—电阻应变片的灵敏度当沿金属丝的长度方向作用均匀拉力（或压力）时，上式中、r、l都将发生变化，从而导致电阻值R发生变化。当金属丝受拉时，l将变长、r变小，均导致R变大；某些半导体受拉时，将变大，导致R变大。电阻丝及应变片的电阻相对变化量RR与材料

7、力学中的轴向应变x的关系在很大范围内是线性的，即应变片用于测量力F的计算公式由材料力学可知，x=F/(AE)，所以R/R又可表示为如果应变片的灵敏度K和试件的横截面积A以及弹性模量Ｅ均为已知，则只要设法测出R/R的数值，即可获知试件受力Ｆ的大小，可用于电子秤的称重和测量拉力等。应变片的应用将应变片粘贴在斜拉绳表面，可测量斜拉绳所受的拉力应变片可用于电子秤2电阻应变式传感器--应变片电阻应变片工作原理是基于金属导体的应变效应，即金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着所受机械变形(伸长或缩短)的变化而

8、发生变化现象。2.2电阻式传感器一、电阻应变片的工作原理金属丝受拉时，l变长、r变小，导致R变大。1)工作原理上述任何一个参数变换均会引起电阻变化,求导数2.2电阻式传感器金属应变片的电阻R为代入2.2电阻式传感器有：金属丝：金属丝体积不变：2.2电阻式传感器有：对金属材料，导电率不变：金属丝应变片：2.2电阻式传感器半导体应变计简化为：优点：灵敏度大;体积