zang2电阻传感器.ppt

*;作业？？;例题：有一压力传感器校准数据如下。要求根据这些数据求最小二乘法线性度的拟合直线方程。并求其线性度;第一章内容回顾;电阻式： （电位计） 应变式：;电位计式传感器的优、缺点：;电位计分类;线绕电位计的工作原理;线绕电位计的输出特性（一） ;输出特性二;输出特性三;变阻器式传感器产品;案例：重量的自动检测--配料设备;案例：煤气包储量检测;案例：玩具机器人（广州中鸣数码 ）;★一、金属丝式应变片 二、金属箔式应变片 ★三、测量电路 ★四、应变式传感器;工作原理及分类;一、金属丝应变片; 金属丝的电阻应变效应 ?? 金属丝的电阻值随着金属丝的几何尺寸变化（伸长或缩短）而发生相应的变化的现象。;（二）应变片结构与材料;（三）主要特性-灵敏度系数;（四）温度误差及其补偿;相应的虚假应变输出;温度补偿;（1）单丝自补偿应变片 ;;二、金属箔式应变片;三、测量电路;① 时，电桥的输出电压与应变成线性关系。 ② 若相邻两桥臂的应变极性一致，即同为拉应变或压应变时，输出电压为两者之差；若相邻两桥臂的应变极性不同，则输出电压为两者之和。 ③ 若相对两桥臂应变的极性一致，输出电压为两者之和；反之则为两者之差。;练习！！;半桥和全桥;复习巩固 ; 应变效应的应用十分广泛。它可以测量应变应力、弯矩、扭矩、加速度、位移等物理量。电阻应变片的应用可分为两大类： 第一类是将应变片粘贴于某些弹性体上，并将其接到测量转换电路，这样就构成测量各种物理量的专用应变式传感器。应变式传感器中，敏感元件一般为各种弹性体，传感元件就是应变片，测量转换电路一般为桥路； 第二类是将应变片贴于被测试件上，然后将其接到应变仪上就可直接从应变仪上读取被测试件的应变量。;柱力式传感器 圆柱式力传感器的弹性元件分为实心和空心两种。;各种悬臂梁;F; ;应变式荷重传感器的外形及应变片的粘贴位置;荷重传感器原理演示;电子秤 ;人体秤 ;应变式数显扭矩扳手;材料应变的测量;案例：机器人握力测量;讨论，设计一个地音入侵探测器;应变式加速度传感器;§2.2 压阻式传感器 ;由于πE一般都比（1+2μ）大几十倍甚至上百倍，因此引起半导体材料电阻相对变化的主要原因是压阻效应，所以上式可近似写成 式中 π——压阻系数；E——弹性模量； σ——应力； ε——应变。 上式表明压阻传感器的工作原理是基于压阻效应。 扩散硅压阻式传感器的基片是半导体单晶硅。单晶硅是各向异性材料，取向不同其特性不一样。而取向是用晶向表示的，所谓晶向就是晶面的法线方向。;优点：灵敏度高，比金属丝式高50~80倍、尺寸小，横向效应小，动态响应好、精度高、易于微型化和集成化等。 缺点：温度系数大，应变时非线性比较严重，稳定性和可重复性不如金属应变片。;（二）?? 固态压阻器件 1、固态压阻器件的结构原理 利用固体扩散技术，将P型杂质扩散到一片N型硅底层上，形成一层极薄的导电P型层，装上引线接点后，即形成扩散型半导体应变片。若在圆形硅膜片上扩散出四个P型电阻，构成惠斯登电桥的四个臂，这样的敏感器件通常称为固态压阻器件，如图所示。; 当硅单晶在任意晶向受到纵向和横向应力作用时，如图 (a)所示，其阻值的相对变化为 ???中 σl——纵向应力； σt——横向应力； πl——纵向压阻系数；πt——横向压阻系数。; 在硅膜片上，根据P型电阻的扩散方向不同可分为径向电阻和切向电阻，如图 (b)所示。扩散电阻的长边平行于膜片半径时为径向电阻Rr；垂直于膜片半径时为切向电阻Rt。当圆形硅膜片半径比P型电阻的几何尺寸大得多时，其电阻相对变化可分别表示如下，即 （5.1-60） （5.1-61） 以上各式中的πl及πt为任意纵向和横向的压阻系数，。; 投入式液位传感器安装方便，适应于深度为几米至几十米，且混有大量污物、杂质的水或其他液体的液位测量。;压阻式加速度传感器;