自动检测技术教学课件ppt作者刘丽红第1章电阻式传感器PPT课件.ppt

第一章 电阻式传感器 主要讲授： 1 电阻应变式传感器的工作原理、结构和特点、测量转换电路、温度补偿及应用。 2 测温热电阻传感器的原理、结构及应用。 3 热敏电阻的工作原理、特性及应用。 需要掌握的知识： 1 了解电阻应变式传感器的结构和特点，理解电阻应变式传感器的工作原理，掌握测量转换电路，重点掌握温度补偿，学会用电阻应变片测量应变，以及能转化成应变的非电量； 2 了解热电阻传感器的结构，掌握热电阻传感器的原理，学会用热电阻测量温度； 3 了解热电阻的工作原理，重点掌握热电阻的特性，掌握热敏电阻的应用。 导入 电阻式传感器在现实生活中应用非常广泛，可以测量温度、压力、流量、加速度、转矩、位移、湿度等非电量; 它的工作原理是把非电量的变化转换成电阻值的变化，再用转换电路转换成易于处理的电压、电流信号。 按其转换原理可以分为电阻应变式传感器、热电阻传感器、热敏电阻传感器、气敏传感器、湿敏传感器、电位器传感器等等。 本章介绍电阻应变式传感器、热电阻传感器、热敏电阻传感器。 1.1.2 应变片的结构和特点 应变片可分为金属应变片及半导体应变片两大类. 1、金属应变片： 结构： 特点：1、体积小、价格便宜、精度高、频率响应好； 2、弯角和湿度的影响在使用时需要进行补偿。 应变片的种类： 2、半导体应变片 半导体应变片是利用单晶硅的压阻效应制成的一种敏感元件。压阻效应是半导体晶体材料在某一方向受力产生变形时材料的电阻率发生变化的现象。 用于飞机、导弹、车辆、船舶、机床、桥梁等各种设备的机械量测量。 制造半导体应变片的材料有锗、硅、锑化铟、磷化镓、磷化铟、砷化铟等，一般常用锗、硅，因为它能获得很大的压阻效应。 半导体应变片有以下几种类型： 1）体型半导体应变片 2）薄膜型半导体应变片 3）扩散型半导体应变片 半导体应变片最突出的优点是灵敏度高、机械滞后小、横向效应小，其最大的缺点是温度稳定性差、灵敏度离散程度大以及在较大应变作用下非线性误差大等。 1.1.3 测量转换电路 将应变片粘贴在被测应变的弹性梁上，即可测量应变大小。 金属应变片的电阻变化范围很小，如果直接用欧姆表测量，其电阻值的变化将十分困难，且误差很大，可以用不平衡电桥来测量这种微小的电阻应变片的电阻的变化量 为了使电桥在测量前的输出为零，应该选择四个桥臂电阻 或 则 为： 典型的工作方式： 1、单臂半桥工作方式：即为 应变片，其余各臂为固定电阻，则有： 通过测量 ，可以得到 。此种测量方式不能克服干扰。 2、双臂半桥工作方式 即 、 为应变片， 、 为固定电阻，则有： 1.1.4 温度补尝 应变片在试件上正确贴片的示意图 1.1.5 应变效应的应用 （１）电阻应变式力传感器 1）柱形力传感器 柱体弹性元件应变值为： 输出电压 为 2）环形力传感器 当环的半径比环的厚度大很多时，两个应变片的应变大小相等，符号 相反。弹性元件应变值为： 3）悬臂梁式力传感器 在梁固定端附近的上、下表明粘贴应变片，两个应变片的应变值大小相等，符号相反。弹性元件应变值为 (2) 应变式扭矩传感器 实心弹性扭转轴的应变为： 空心弹性扭转轴的应变为： 输出电压为： 第二节 测温热电阻传感器 金属电阻丝的电阻值随温度的变化而变化，利用这一点，可以考虑用它来测量温度。热电阻传感器就是基于这个原理而产生的。 它主要用于测量-200~+960℃范围内的温度，以及可以转换成温度的非电量。 1.2.1 热电阻的工作原理及结构 1、工作原理 2、结构 目前较为广泛应用的热电阻材料是铜、铂， 铂的性能最好，可制成标准温度计，它的适用温度范围为－200~+960℃； 铜电阻价格低廉，但测温范围小，适合低温测量，目前应用较少。 国内统一设计的工业用铂热电阻分度号分别为Pt25、Pt100表示。薄膜型铂热电阻有100、1000等数种。 铜热电阻在0℃时的值有50、100两种。分度号分别用Cu50、Cu100表示。 表1-1列出了热电阻的主要技术参数。 1.2.2 测量应用 常用的配用电路是电桥电路