第2 电阻式传感器课件精品.ppt

第2章 电阻式传感器 电阻式传感器是将被测非电量转换成电阻值变化的器件或装置。 第2章 电阻式传感器 电阻式传感器包括：①热电阻；②热敏电阻；③光敏电阻；④湿敏电阻；⑤气敏电阻；⑥磁敏电阻；⑦压敏电阻；⑧电位器式传感器；⑨电阻应变式传感器；⑩压阻式传感器。 第2章 电阻式传感器 2.1 电阻应变式传感器 2.2 压阻式传感器 2.1 电阻应变式传感器 应变式传感器是利用电阻应变效应做成的传感器。由电阻应变片和测量电路两部分组成。应变式传感器的核心元件是电阻应变片(计)。 2.1 电阻应变式传感器 2.1.1 电阻应变片的基本原理与结构 2.1.2 电阻应变片的主要参数及工作特性 2.1.3 电阻应变片的测量电路 2.1.4 电阻应变式传感器应用举例 2.1.1 电阻应变片的基本原理与结构 1.金属的电阻应变效应 长为L、截面积为A、电阻率为r的金属或半导体丝，电阻为 2.1.1 电阻应变片的基本原理与结构 将式(2.1)两边微分得 2.1.1 电阻应变片的基本原理与结构 KS称为电阻应变敏感材料的灵敏系数，即 2.1.1 电阻应变片的基本原理与结构 2.1.1 电阻应变片的基本原理与结构 2.电阻应变片的结构 2.1.1 电阻应变片的基本原理与结构 电阻丝较细，直径一般在0.015～0.06 mm，两端焊有较粗的低阻镀锡铜丝(直径为0.1～0.2 mm)作为引线，以便与测量电路连接。应变片的规格一般是以使用面积和电阻来表示的，如PJ-120型金属电阻应变片的规格为13 mm×5 mm，120 W。 2.1.1 电阻应变片的基本原理与结构 应变片的分类：①从尺寸上，长的有几百mm，短的仅0.2 mm；②从结构形式上，有单片、双片、应变花和各种特殊形状的图案；③从使用环境上，有高温、低温、水、核辐射、高压、磁场等；④从安装形式上，有粘贴、非粘贴、焊接、火焰喷涂等。 2.1.1 电阻应变片的基本原理与结构 主要的分类方法是根据敏感元件材料的不同，将应变片分为金属式和半导体式两大类。从敏感元件的形态又可进一步分成不同类型。 2.1.1 电阻应变片的基本原理与结构 1)金属应变片 (1)金属丝式应变片 最早采用圆弧(U)形，制作简单但横向效应较大。直角(H)形两端用较粗的镀银铜线焊接，横向效应相对较小，但制作工艺复杂，将逐渐被横向效应小、其他方面性能更优越的箔式应变片所代替。 2.1.1 电阻应变片的基本原理与结构 (2)箔式应变片 它是利用照相制版或光刻腐蚀法将电阻箔材在绝缘基底上制成各种图形的应变片(厚度一般在0.003～0.01 mm)。 2.1.1 电阻应变片的基本原理与结构 箔式应变片与金属丝式应变片相比有如下特点 ①敏感栅尺寸准确、线条均匀，大批量生产时电阻值离散程度小。可根据不同测量要求制成任意形状。 ②可制成基长很小的应变片。 ③敏感栅弯头横向效应可忽略。 2.1.1 电阻应变片的基本原理与结构 ④箔式应变片敏感栅截面为长方形，表面积大，散热性能好，在相同断面积情况下能通过较大的工作电流，从而能增大输出信号。 ⑤疲劳寿命长，机械滞后小，蠕变小。 ⑥便于批量生产，而且生产效率高。 2.1.1 电阻应变片的基本原理与结构 (3)薄膜式应变片 它是采用真空溅射或真空沉积等镀膜技术将应变电阻材料镀在基底材料上而形成的(厚度在零点几nm到几百nm)。这类应变片的显著特点是灵敏系数大，允许的电流密度大，工作温度范围广(－197～317 ℃)，也可用于核辐射等特殊情况下，易实现工业化批量生产。 2.1.1 电阻应变片的基本原理与结构 2)半导体应变片 (1)体型半导体应变片。 2.1.1 电阻应变片的基本原理与结构 (2)薄膜型半导体应变片。 (3)扩散型半导体应变片。 (4)外延型半导体应变片。 2.1.1 电阻应变片的基本原理与结构 半导体应变片有如下优点 ①灵敏度高。 ②体积小，耗电省。 ③具有两种符号的应力效应(即在拉伸时P型硅应变片的灵敏系数为正值，N型硅的为负值)。 主要缺点是受温度的影响大、非线性严重。 2.1.1 电阻应变片的基本原理与结构 3.电阻应变片的工作原理 2.1.1 电阻应变片的基本原理与结构 4.电阻应变片的特点 (1)优点 ①测量精度高，测量应变的