一、力敏传感器概述.pptx

一、力敏传感器概述;二、电阻应变式传感器;1．电阻应变式传感器工作原理 ;（2）电阻应变式传感器的结构及特性 ;② 金属箔式应变片。如图2-3所示，它与金属丝式电阻应变片相比，有如下优点：用光刻技术能制成各种复杂形状的敏感栅；横向效应小；散热性好，允许通过较大电流，可提高相匹配的电桥电压，从而提高输出灵敏度；疲劳寿命长，蠕变小；生产效率高。 但是，制造箔式应变片的电阻值的分散性要比丝式应变片的大，有的能相差几十欧姆，需要调整阻值。金属箔式应变片因其一系列优点而将逐渐取代丝式应变片，并占主要地位。;（a）箔式单向应变片 （b）箔式转矩应变片 （c）箔式压力应变片 （d）箔式花状应变片;2．电阻应变片传感器基本应用电路 ;若使此电桥平衡，即 ，只要 。一般我们取 即可实现。现将 换成电阻应变片，即组成半桥单臂电桥，随构件产生应变造成传感器电阻变化时，式（2-2）变成;可见，输出电压与电阻变化率成线性关系，也即和应变成线性关系，由此即可测出力值，由式（2-3）可得半桥单臂工作输出的电压灵敏度; （a）半桥双臂 （b）全桥电路;对于半桥双臂 ;3.温度误差及其补偿;（2） 温度补偿;应变片补偿法分自补偿和互补偿两种。自补偿法的原理是合理选择应变片阻温系数及线膨胀系数，使之与被测构件线膨胀系数匹配，使应变片温度变化时，由热造成的输出值为0。应变片互补偿法的原理是检测用的应变片敏感栅由两种材料组成，在温度变化时，它们的阻值变化量 相同，但符号相反，这样就可抵消由于温度变化而造成传感器误输出。使用中要注意选配敏感栅电阻丝材料。 ;;图2-8 应变式加速度传感器原理图 ;三、电感式传感器;2．优点和缺点 （1）优点 结构简单可靠，输出功率大，抗干扰能力强，对工作环境要求不高，分辨力较高（如在测量长度时一般可达0.1mm），示值误差一般为示值范围的0.1%~0.5%，稳定性好。 （2）缺点 频率响应低，不宜用于快速动态测量。一般来说，电感式传感器的分辨力和示值误差与示值范围有关。示值范围大时，分辨力和示值精度将相应降低。;3．种类 电感式传感器种类很多，有利用自感原理的自感式传感器（通常称电感式传感器），有利用互感原理的差动变压器式传感器。此外，还有利用涡流原理的涡流式传感器，利用压磁原理的压磁式传感器和利用互感原理的感应同步器等。;图2-9 气隙型差动变压器式传感器 ; 图2-10 截面积型差动变压器式传感器 ;一般来说，较小位移量的测量采用差动变压器，图2-11列出其应用实例。图2-11（a）为测物体重量的电子秤，用差动变压器把弹簧的位移变为电信号，换算为重量即可；图2-11（b）为偏心测量仪，以起始点作为基准，用正负量来显示转体的偏心程度。;为了测量列车运行的速度和加速度的大小，可采用如图所示的装置，它是由一块安装在列车头底部的强磁体和埋设在轨道地面的一组线圈及电流测量仪组成的（测量仪未画出）。当列车经过线圈上方时，线圈中产生的电流被记录下来，就能求出列车在各位置的速度和加速度。;阶段小结 力敏传感器是将动态或静态力的大小转换成便于测量的电量的装置。本模块介绍了电阻应变式传感器，其将外力转化成电阻值的变化，再利用电桥电路检测出电阻值的变化值，从??得出对应的力变化量。还讲述了电感式传感器，其将外力引起的微小位移量转化成电感参数的变化，从而得出相应力的变化量。如位移量很小，可采用差动变压器来放大信号的方式，以提高传感器的灵敏度。