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对负载特性的讨论： 当 时，特性曲线变成直线，它实为空载特性 当带有负载时，曲线下垂，负载越小，下垂越多，产生的负载误差越大。 负载误差 ?? 由于负载电阻不是无限大，而是可与电位计电阻值相比的有限值，造成负载特性为一下垂曲线，产生误差，也称非线性误差。 电刷在起始和最终位置时，负载误差 eL=0 电刷在相对行程X=1/2时，负载误差 eL ?max，且m?，eL ? 负载误差： 为了减小负载误差，首先要尽量减小m，通常m0.1。为此采用高输入阻抗放大器，或将电位器空载特性设计成某种上凸特性，其负载特性下降后正好是所要求的特性。 四、电位器式传感器的应用 电位器式压力传感器 电位器式加速度计 * 举例3：力传感器测量电路 － ＋ ＋ － ± AD581 +10V +15V A1 AD741 10Ω 1500P 200 +10V +12V b a 722.6Ω +15V －15V 输出Uo 4.99K 24.9K 0~10V 负载 失调 +15V A2 AD522 10K Rg 4 1 14 2 13 3 6 8 5 12 7 11 调整Rg使电路满量程输出为0~10V 六、应用举例 RW 放大器 Δu Rc uo uo’ A B C 放大器输入信号 当 时， 因此 （ 、K0、u0、R均为常数） 测结构的应变或应力 与弹性元件结合构成各种应变式传感器 应变式加速度传感器 应变式液体重量传感器 应变式传感器实例 应变式压力传感器 应变式力传感器 §3-2 压阻式电阻传感器 压阻式电阻传感器 §2-3 压阻式传感器 压阻式传感器——利用硅的压阻效应和微电子技术制成。 特点：灵敏度高、动态响应好、精度高、易于微型化和 集成化。 半导体应变片制成的粘贴型压阻传感器 力敏电阻与硅膜片一体化扩散型压阻传感器 一、半导体压阻效应 压阻效应：固体受到作用力后，电阻率就要发生变 化，这种现象称为压阻效应。 所有材料在某种程度都呈现压阻效应，但在半导体材料中，这种效应特别显著。 金属应变片发生应变后，使导体的几何尺寸发生改变 ——〉阻值变化 半导体材料的电阻大小取决于有限数目的载流子——空穴和电子的迁移。 加在一定晶向上的外界应力，引起半导体能带的变化，使载流子的迁移率产生较大的变化，导致半导体电阻率产生相应的变化。 一、半导体压阻效应 半导体的电阻率 与载流子数 之积成反比。 e —— 电子电荷量。 应力作用于半导体时，同时使 和 发生变化，变化的大小和方向取决于半导体的类型、载流子浓度以及作用于半导体某一晶向上的压力。 式中： —— 纵向压阻系数 —— 应力 由材料力学知： 应力 应变 半导体材料弹性模量 这样 金属电阻丝的相对灵敏度系数为： 代入得到： 弹性模量 泊松比 压阻系数 金属应变片 ? 基本不变 金属应变片 半导体应变片 ? 变化 半导体应变片 一、半导体压阻效应 常用的单晶硅材料是各向异性的，取向不同时特性不一样。取向用晶向来表示。 晶向是晶面的法线方向，用密勒指数表示。 密勒指数是在晶体x、y、z 轴上晶面截距的倒数化成的三个没有公约数的整数。 压阻系数随晶向不同而异，晶向不同，压阻效应也明显不同。对P型硅来说，〈111〉晶向的相对灵敏度系数K111达150，而〈100〉晶向的K100只有10左右。 半导体材料有明显的压阻效应，即半导体材料的电阻率随作用应力而变化。 π? 压阻效应系数 E ? 弹性模数 实验表明： πE1+2? 半导体应变片的灵敏系数 二、结构 三、温度误差补偿四、转换电路 同一半导体材料的压阻效应与其晶向有关。 五、压阻式传感器应用 工作过程演示 压阻式加速度传感器 §3-3 电位器式电阻传感器 一、电位器式传感器工作原理 将机械的线位移（直线运动）、角位移（转动）、 直线角位移（螺旋运动）的变化 电阻的变化或其引起电压的变化 一定函数关系 变阻器式 变压器式 电位器式传感器的优、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。 电位器分类 电位器分类 按输出-输入特性 线性电位计 非线