传感器与检测技术第二版陈洁黄鸿电阻传感器详解.ppt

双臂电桥（差动半桥） R1、 R2为应变片， R3、R4为固定电阻 。应变片R1 、R2 感受到的应变?1~?2以及产生的电阻增量正负号相间，可以使输出电压Uo成倍地增大。 试件 巧妙的安装应变片 被拉伸 被压缩 应变片 试件 全桥 讨论：单臂电桥、双臂电桥、全桥谁的灵敏度最高？ 为什么？ F 应变片的应用---力及压力传感器 1. 柱（筒）式力传感器 2 环式力传感器 b0 R1 R3 R2 R4 b x L F h 等强度梁 设沿梁长度方向上某一截面到力的作用点的距离为x，bx为与x值相应的梁宽，则等强度梁各点的应变值为 L x bx 式中：E为传感器的 弹性模量 * 第一节 概 述 1. 传感器定义 传感器（Sensor/Transducer）是借助于检测元件接收一种形式的信息，并按一定的规律将所获取的信息转换成另一种信息的装置。 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 传感器一般由敏感元件与转换元件组成。 被测信息 敏感元件 转换元件 辅助电源 信号调理电路 输出信息 敏感元件(Sensing element) 是指传感器中能直接感受被测量的部分 转换元件(Transition element) 是指传感器中能将敏感元件输出量转换为适于传输和测量的电信号部分。 敏感元件 转换元件 压 力 作 用 膜片形变（应变） 应变片电阻改变 应变式压力传感器结构简图 3. 传感器的分类 (1)按被测物理量分类: (2)按工作原理分类: (3)按信号变换特征: (4)按被测量与输出电量之间的关系: (5)按输出信号分: 位移,力,温度等. 电阻式、电容式、磁电式等. 物性型,结构型. 能量转换型和能量控制型. 开关型（二值型）、模拟型和数字型. A 物性型与结构型传感器 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:电容式和电感式传感器. B 能量转换型和能量控制型传感器 能量转换型（有源传感器）: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（无源传感器）: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:电阻式、电容式、电感式. 4. 传感器的基本特性 1）灵敏度 2）线性度 3）重复性 4）稳定性 5）精确度 6）动态特性 7）环境参数 电阻传感器---电位器式电阻传感器应变片式电阻传感器 第二节 电阻式传感器 把被测量转换为电阻变化的一种传感器，是一种能量控制型传感器 被测信息 敏感元件 转换元件 辅助电源 信号调理电路 输出信息 电阻元件 电阻元件 传感元件为 电阻元件 其结构简单、易于制造、价格便宜、性能稳定、输出功率大，应用广泛。 1 电位器式传感器 例题1：演示位移传感器的工作原理如右图示，物体M在导轨上平移时，带动滑动变阻器的金属滑杆p，通过电压表显示的数据，来反映物体位移的大小x。假设电压表是理想的，则下列说法正确的是( ) A 物体M运动时，电源内的电流会发生变化 B 物体M运动时，电压表的示数会发生变化 C 物体M不动时，电路中没有电流 D 物体M不动时，电压表没有示数 优点：结构简单、性能稳定，输出信号大 缺点： 分辨力不高。因受到电阻丝直径的限制。 噪声大。电刷和电阻元件之间接触面的变动和磨损、 尘埃附着等，都会使电刷在滑动过程中的接触电阻发生不规则变化，产生噪声。 动态响应较差，适合于测量变换较慢的量。 重量设定 原材料 应用：重量的自动检测--配料设备 原理 用弹簧将力转换为位移;再用变阻器将位移转换为电阻的变化 煤气包储量检测 煤气包 钢丝 原理 直接将代表煤气包储量的高度变化转换为钢丝的电阻变化 钢丝-收线圈数 -电位器-电阻 主要优点：精度高，测量范围广、使用寿命长，性能稳定可靠、结构简单、尺寸小，重量轻、频率响应特性好，响应时间约为10-7秒、可在各种恶劣条件下工作、应变片种类繁多，价格便宜 斜拉桥上的斜拉绳应变测试 常用的应变片可分为两类: 金属电阻应变片和半导体电阻应变片。其中金属应变片有丝式电阻应变片和箔式应变片。 半导体应变片使用半导体材料制成，其工作原理是基于半导体材料的压阻效应。压阻效应是指半导体材料某一轴向受到外力作用时，其电阻率ρ发生变化的现象