传感器概述电阻传感器分解.ppt

第3章 非电量的电测试技术 3.4.1 电阻传感器3.4.2 电感传感器3.4.3 电容传感器 3.4.1 电阻传感器 ③热敏电阻补偿 3.4.1 电阻传感器 两线制 三线制 四线制 选用原则：较高温度——热电偶 中低温区——热电阻 一般以500℃为分界，但不绝对。 原因： (1)在中低温区，热电偶输出的热电势很小，对测量仪表放大器和抗干扰要求很高。 3.4.1 电阻传感器 几乎都是用半导体材料制成的光电器件。 没有极性, 纯粹是一个电阻器件, 使用时既可加直流电压, 也可以加交流电压。 无光照时, 光敏电阻值（暗电阻）很大, 电路中电流（暗电流）很小； 当光敏电阻受到光照时，阻值（亮电阻）减小，电流（亮电流）增大。 亮电流与暗电流之差称为光电流。 一般希望暗电阻越大越好, 亮电阻越小越好,此时光敏电阻的灵敏度高。实际光敏电阻的暗电阻值一般在兆欧级, 亮电阻在几千欧以下。 光敏电阻演示 当光敏电阻受到光照时，光生电子—空穴对增加，阻值减小，电流增大。 光信号检测方法 反射镜反射型光电开关 被测物漫反射型光电开关 反射式烟雾报警器  光敏晶体管工作原理和特性 光敏三极管 反射镜反射型光电开关集光发射器和光接受器于一体，与反射镜相对安装配合使用。反射镜使用偏光三角棱镜，能将发射器发出的光转变成偏振光反射回去，光接收器表面覆盖一层偏光透镜，只能接受反射镜反射回来的偏振光。 反射板 反射镜 被测物体 偏振光 发射光 光电耦合器 漫反射光线 反射光线 被检测物体 发射光线 漫反射型光电开关集光发射器和光接受器于一体。当被测物体经过该光电开关时，发射器发出的光线经被测物体表面反射由接受器接受，于是产生开关信号。 额定距离 光电耦合器 在没有烟雾时，由于红外对管相互垂直，烟雾室内又涂有黑色吸光材料，所以红外LED发出的红外光无法到达红外光敏三极管。 当烟雾进入烟雾室后，烟雾的固体粒子对红外光产生漫反射（图中只画出几个微粒的反射示意），使部分红外光到达光敏三极管，有光电流输出。 ——被测物体反射光通量的应用实例 * 3.1 传感器概述 3.3 电能量传感器 3.4 电参数传感器 3.2 传感器特性 3.4 电参数传感器 电阻应变传感器 热电阻传感器 光电阻传感器 自感传感器 差动变压器 涡流传感器 1 电阻应变传感器 导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应发生变化，这种现象称为“应变效应”。（1856年W. Thomson ） 其中dl/l为长度相对变化量，称作金属丝应变值ε： 金属丝原始电阻为 受力拉长后电阻为 式中, μ为电阻丝材料的泊松比， 负号表示应变方向相反。 在弹性范围内，金属丝受拉力时，沿轴向伸长，沿径向缩短，dl/l=ε为金属电阻丝的轴向应变，那么轴向应变和径向应变的关系可表示为 把单位应变能引起的电阻值变化称为电阻丝的灵敏系数。其物理意义是单位应变所引起的电阻相对变化量，其表达式为 利用金属材料和半导体材料的应变效应而制成的电阻应变片式传感器是目前用于测量力、力矩、压力、加速度、质量等参数最广泛的传感器之一。 电阻丝(敏感栅)—敏感/转换元件 基底与面胶—中间介质和绝缘作用 覆盖层 引线--连接测量导线之用 应变片工作宽度 应变片工作基长 正应变 横向效应 敏感栅由多条直线和圆弧部分组成 直线段：沿轴向拉应变εx，电阻 圆弧段：沿轴向压应变εy，电阻 K l εy εx εy 将直的电阻丝绕成敏感栅后，因横向效应引起所测应变数值偏小（灵敏系数减小），给测量带来误差。 负应变 有金属应变计和半导体应变计两种。 金属应变计按照应变片的形状有金属丝式和金属箔式。 应变计的种类 温度误差及其补偿 1、敏感栅电阻随温度的变化引起的误差。 2、被测材料的线膨胀引起的误差。当温度变化时，因被测材料和敏感栅材料的线膨胀系数不同，应变片将产生附加拉长（或压缩）引起电阻变化 。 单丝自补偿法 自补偿法 组合式自补偿法 线路补偿法〔电桥补偿法、热敏电阻〕 温度补偿 ① 电桥补偿法 U0 R1+ ⊿R R4 R3 U Rb + ⊿R F F R1 Rb U0 R1＋⊿R R4 R3 U Rb -⊿R R1 +⊿R Rb -⊿R T ⊿R Ui R1＋⊿R R4 R3 U0 R2 Rt R5 分流电阻 U URt Ui = U – URt 不变 温度变化引起⊿R的增加未改变输出电压。 Rt U 测量电路——直流