电桥测量电路.PPT

被测量变化导致电阻 电感或电容量变化的敏感元件统称为电参数传感器。 第一节 电位器传感器 第二节 电阻应变传感器 第三节 热电阻传感器 课 程 内 容 三、电阻丝的应变效应 1、应变：由于外因使物体的形状尺寸所发生的相对改变。 2、工作原理:压阻效应 用相对变化量表示：受力后各部分的变化引起电阻的变化 或 灵敏度系数K的意义： 单位应变所引起的电阻相对变化，主要是受力后材料的几何尺寸变化引起。3、结论： 金属电阻丝的电阻相对变化率与轴向应变成正比。4、特点：优点: 稳定性和温度特性好.缺点: 灵敏度系数小. 第二节 热电阻传感器 概念：利用电阻随温度变化的特性制成的传感器。 主要检测参数：温度、与温度有关的 参量。 分类：1）金属热电阻（热电阻） 2）半导体热电阻（热敏电阻） 5、测温电路： 用电桥作为传感器的测量电路，在进行温度测量时特点是精度高，适于测低温。 热电阻的三线制：工业上用的铂电阻的引线为三根，目的是消除连接线电阻的影响。 作 业  S型拉压传感器 悬臂梁式传感器 力的测量（压力、重力、扭矩、加速度） 弹性变形式的力传感器 电阻应变片式 差动变压器式 压电式 压磁式 空间力系测量装置 压电式 电阻应变片式 皮带称 火力发电厂需用皮带称称量所消耗的煤量1、方法（测重）：1）压磁式： （W → μ）精度差，适合恶 劣环境（宝钢用）2）放射式： （钴60）工人不欢迎3）差动变压器：易坏4）电阻应变式（过载120~150%） Es2 Es1 Ep V（t） q（t） 结构： 算式： Kg/s Kg/m m/s 某电厂平时用煤150吨/天，用煤部门安装一周后120吨/天，度量显示较之过去节煤10g/度。但供应部门并未少供煤。 ？ 校准：实物（需大型磅秤）、链条、挂码 结论：系蠕变造成（粘贴方式），需每周 校准一次。 思考新办法？？？ 新办法： 把一个N型单晶硅平圆膜片作为压力敏感元件，在其上扩散P型杂质而得到四个相同的应变电阻，并将其组差动成电桥。 膜片中心部位处于拉伸状态，边缘部分处于压缩状态，故两应变片扩散在中心（R1 ，R3 ） ，另两扩散在边缘（R2 ，R4 ）。 R4 R1 R3 R2 A B D C E  1—N-Si膜片 2—P-Si导电层 3—粘贴剂 4—硅底座 5—引压管 6—Si 保护膜 7—引线? 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，再装上引线接点。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。 1 2 3 4 5 6 7 误差分析： 1、横向效应 p152 横向缩短作用引起的电阻值的减小对于轴向伸长作用引起的电阻值的增加量起着抵消的作用，它使所测应变数值偏小，或说使应变片灵敏系数减小。弯曲半径越大，横向效应也越大。 通过改变电阻丝排列的形状可减小之。 2、温度影响：由于环境温度改变引起电阻值变化 1） 由电阻丝温度系数α引起； 2） 由电阻丝与被测件材料的线膨胀系数α1、α2的 不同引起的。 当温度变化Δt, 应变片电阻的增量ΔRt可用下式表示： ΔRt=RοαΔt+RοK(α1- α2)Δt = Rο[α+K(α1- α2]Δt 令 αt= α+K(α1- α2) 则： ΔRt= RοαtΔt 例 应变式加速度传感器 应变式加速度传感器 L 应变片 质量块m 弹簧片 外壳 基座 a 热电阻＝电阻体＋绝缘套管＋接线盒 一、金属热电阻（热电阻） 1、材料：要求有大的、稳定的温度系数，ρ 大，线性好，性能稳定，便于生产 （铜、铂、镍）。 2、特点：测温精度较高，范围广（-200～600 0 C），稳定性、重复性好。但热 惯性大，灵敏度低。 3、结构：热电阻是由电阻体、绝缘套管和接 线盒