第41章电阻式传感器ppt课件.ppt

《第41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、4.1电阻式传感器电阻式：（电位计）应变式：物理量变化电阻变化传感元件属于大电阻变化型，R：0—R传物理量变化变形（应力、应变）敏感元件属于微电阻变化型，R：0—20%R传传感元件电阻变化电位计式传感器的优、缺点：优点：结构简单、尺寸小、重量轻、精度高(0.1%0.05%)、性能稳定、受环境因素影响小，可实现输出-输入任意函数关系，输出信号较大，一般不用放大。缺点：存在滑动触头与线圈等之间的摩擦，输入能量要求较大，且磨损降低寿命和可靠性，也会降低测量精度。电位计分类按输出-输入特性线性电位计非线性电位计按结构形式线绕式—在传感器

2、中应用较多薄膜式—具有较高的精度和线性特性光电式—无摩擦和磨损，分辨率高变阻器式传感器产品案例：重量的自动检测--配料设备比较重量设定原材料原理：弹簧->力->位移->电位器->电阻案例：煤气包储量检测煤气包钢丝原理：钢丝->收线圈数->电位器->电阻★一、金属丝式应变片★二、金属箔式应变片★三、测量电路★四、应变式传感器4.1金属应变片式传感器★应变效应结构与材料★主要特性温度误差及系数基本原理——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而显示被测量值的变化。主要用途——测量力、力矩、压力、加速度、重量等本章内容

3、要求工作原理电阻应变片的特性测量电路应变式传感器的应用工作原理及分类电阻应变式传感器的工作原理是将电阻应变片粘贴到各种弹性敏感元件上，使物理量的变化变成应变片的应力、应变变化，从而变成电阻值变化。根据应变片的材料不同，可分为两种金属电阻应变片半导体应变片应变片式电阻传感器应变片电测技术具有以下优点：①非线性小，电阻的变化同应变成线性关系。②应变片尺寸小（我国的应变片栅长最小达0.178mm），重量轻（一般为0.1~0.2g），惯性小，频率响应好，可测0-500kHz的动态应变。③测量范围广，一般测量范围为10~10-10量级的应变

4、。④误差小，整个测量系统的误差可控制在1%以内。⑤可在各种复杂或恶劣的环境中进行测量。电阻应变片的结构及工作原理工作原理：基于金属的电阻应变效应。金属的电阻应变效应：金属丝的电阻随着它所受的机械变形（拉伸或压缩）的大小而发生相应的变化的现象。应变片式电阻传感器1.应变片的结构丝绕式应变片的构造示意如图1。它以直径为0.025mm左右的、高电阻率的合金电阻丝2，绕成形如栅栏的敏感栅。bl1-基底2-电阻丝3-覆盖层4-引线图1电阻丝应变片的基本结构314敏感栅：应变片的敏感元件，作用是敏感应变变化。基底：敏感栅粘结在基底1上，基底除

5、能固定敏感栅外，还有绝缘作用；覆盖层：敏感栅上面粘贴有覆盖层3，起定位及绝缘作用。引出线：敏感栅电阻丝两端焊接引出线4，用以和外接导线相连。标距（基长）：图中l称为应变片的标距或基长，它是敏感栅沿轴方向测量变形的有效长度，对具有圆弧端的敏感栅，指圆弧外侧之间的距离。对具有较宽横栅的敏感栅，指两横栅内侧之间的距离。其宽度b指最外两敏感栅外侧之间的距离。由物理学可知，金属丝的电阻为式中，R为金属丝的电阻（Ω）；为金属丝的电阻率（Ω·m2/m）；L为金属丝的长度（m）；S为金属丝的截面积（m2）。2.电阻—应变特性当金属丝受拉而伸长d

6、L时，其横截面积将相应减小dS，电阻率则因金属晶格发生变形等因素的影响也将改变d，这些量的变化，必然引起金属丝电阻改变dR。可写成相对变化的形式：其中：（r为金属丝半径）式中，μ为金属材料的泊松系数。或KS称为金属丝的灵敏系数，表示金属丝产生单位变形时，电阻相对变化的大小。显然，KS越大，单位变形引起的电阻相对变化越大。εx=dL/L为金属丝的轴向应变；εy=dr/r为金属丝的径向应变。金属丝受拉时，沿轴向伸长，沿径向缩短，二者之间的关系为：令灵敏系数：关于灵敏系数讨论:金属丝的灵敏系数受两个因素影响：第一项（1+2μ）是由于金

7、属丝受拉伸后，材料几何尺寸发生变化而引起的；第二项实验表明:在金属丝变形的弹性范围内，电阻的相对变化dR/R与应变εx是成正比的，因而为一常数。的值比第一项小很多，可以忽略不计实验表明:应变片的ΔR/R与εx的关系在很大范围内仍然有很好的线性关系或式中，K为电阻应变片的灵敏系数。实验表明:应变片的灵敏系数K恒小于同一材料金属丝的灵敏度系数KS，原因是所谓横向效应的影响。3.应变片测试原理用应变片测量应变或应力时，是将应变片粘贴于被测对象上，在外力作用下，被测对象表面发生微小机械变形，粘贴在其表面上的应变片亦随其发生相同的变化，因而

8、应变片的电阻也发生相应的变化，如用仪器测出应变片的电阻值变化ΔR，可得到被测对象的应变值εx，则根据一维受力应力—应变关系可得到应力值σ。式中，σ为试件的应力；ε为试件的应变。2电阻应变片的种类、材料和参数(1).电阻应变片的种类电阻应变片的种类繁