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1、测试技术课件-第3章传感器在非电量电测系统中的作用：一是敏感作用：感受并拾取被测对象的信号二是变换作用：被测信号转换成易于检测和处理的电信号概述将物理量变换成电信号的变化（水位、压力等）。获得传感器信号的两种方法：直接获得电信号的变化（开关传感器）；2.传感器的分类(1)按被测物理量分类:(2)按传感器元件的变换原理分类:(3)按物理现象分类：位移传感器,流量传感器,温度传感器等.电阻式,电容式,电感式,压电式,光电式等.物性型:依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换.例如:水银温度计,压电测力计.结构型:依靠传感器结构参数的变化实现信号转变.例如:电容式和电
2、感式传感器.概述能量转换型:直接由被测对象输入能量使其工作.例如:热电偶温度计,压电式加速度计.能量控制型:从外部供给能量并由被测量控制外部供给能量的变化.例如:电阻应变片.能量传递型:从某种能量发生器与接受器进行能量传递过程中实现敏感检测.例如:超声波发生器和接受器.(4)按传感器的能量传递方式分类:(5)按输出信号分类：模拟式——输出为模拟量；数字式——输出为数字量。概述3.传感器的性能要求足够的容量匹配性好，转换灵敏度高精度适当，稳定性高反应速度快，工作可靠性高适应性和适用性强概述4.常见的被测物理量机械量:长度,厚度,位移,速度,加速度,旋转角,转数,质量,重量
3、,力,压力,真空度,力矩,风速,流速,流量;声:声压,噪声.磁:磁通,磁场.温度:温度,热量,比热.光：亮度，色彩概述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:热敏式电阻应变式变阻器式光敏式湿敏式3.2电阻式传感器3常用传感器电阻应变式传感器--应变效应电阻式传感器导体或半导体在外力作用下产生机械变形而引起导体或半导体的电阻值发生变化的物理现象称为应变效应。传感元件：电阻应变片，它是一种把被测试件的应变量转换成电阻变化量的传感元件。应变片受力应变比例关系比例关系应变片电阻的变化1)工作原理式中，ρ——导线的电阻率，又称为电阻系数金属导线的应变电
4、阻效应：当金属丝由于受到轴向力P而伸长时，长度增长，截面积减小，其电阻值就增大；反之，如细丝因受压力而缩短，即长度变短，截面积变粗时，则电阻就减小。电阻式传感器S由两部分组成：前一部分(1+2μ)是由金属导线的几何尺寸变化引起的；后一部分λE除与金属导线几何尺寸有关外，还与金属本身的特性有关。μ：泊松系数，E:弹性模量，ε:纵向应变，λ:压阻系数推导电阻式传感器应变片受力后，电阻的变化dR则两边同除以R，同时R=ρL/A，则dL/L=ε——金属导线长度的相对变化，称纵向应变。dρ/ρ——导线电阻率的相对变化。dA/A——导线截面积的相对变化，称为称横向应变。电阻式传感器
5、对于圆形截面积的导线，若其直径为D，则横向应变dD/D和纵向应变dL/L之比称为泊桑比，即故电阻式传感器E为导线材料的弹性模量，λ为压阻系数，与材料有关。则已知当导体材料确定后，μ、λ、E均为常数，则(1+2μ+λE)为常数。灵敏度为：应变片电阻的相对变化率dR/R与应变ε之间是线形关系电阻式传感器S由两部分组成：前一部分(1+2μ)单由金属导线的几何尺寸变化引起的；后一部分λE是电阻率随应变而引起变化的部分，它除与金属导线几何尺寸有关外，还与金属本身的特性有关。电阻式传感器(1)金属应变片（不变）金属应变计(2)半导体应变片（变化）半导体应变计电阻式传感器2)应变
6、计分类金属应变计有:1、丝式2、箔式3、薄膜式优点:稳定性和温度特性好.缺点:灵敏度系数小.应变计电阻式传感器a)金属应变计按敏感栅材料分b)半导体应变计优点：应变灵敏度大;体积小;能制成具有一定应变电阻的元件.缺点：温度稳定性和可重复性不如金属应变片。应变计体型薄膜型扩散型电阻式传感器按基底材料和安装方法分纸基应变片.胶膜应变片.浸胶基应变片.金属基应变片.临时基应变片.应变片所用的基底材料不同,也会使应变片具有明显不同的性能特点,可分为:应变片按安装方法不同可分为:,粘贴式应变片.焊接式应变片.喷涂式应变片.按敏感栅的结构形状分单轴应变片应变花.电阻式传感器每种应变
7、片只能在一定的工作温度范围内使用,按其温度范围可分为:⑴常温应变片其工作温度由-30℃至+60℃⑵中温应变片其最高温度在+60℃～+350℃⑶高温应变片最高工作温度＞+350℃⑷低温应变片最低工作温度＜-30℃按应变片的工作温度分电阻式传感器3)应变片的主要参数1）几何参数：表距L和丝栅宽度b，制造厂常用b×L表示。2）电阻值：应变计的原始电阻值。3）灵敏系数：表示应变计变换性能的重要参数。4）其它表示应变计性能的参数（工作温度、滞后、蠕变、零漂以及疲劳寿命、横向灵敏度等）。电阻式传感器a)温度误差当应变片粘贴在无外力,无任何约束的试件上
