昆明冶金高等专科学校《自动检测技术》第02章PPT.ppt

自动检测技术;第2章 电阻式传感器;本章要点;电阻式传感器是一种参量型传感器。它将被测量的变化转化为电阻值的变化，继而通过转换电路变成电信号输出，显示被测量的变化。它的类型很多，在几何量和机械量领域应用广泛，它们可用于检测试件所承受的力、压力、压差、加速度、力矩、振动、应变等物理量。;任务一 电子台秤的重量检测 ;2.1.1 弹性敏感元件 ;(2) 主要特性 ;刚度和灵敏度表示了弹性元件的软硬程度。元件越硬，刚度越大，单位力作用下变形越小，灵敏度越小。 ;③弹性滞后 实际的弹性元件在加载与卸载的正、反行程中变形曲线的不重合程度，称为弹性滞后 。;④弹性后效 弹性敏感元件所加载荷改变后，弹性元件的变形是要经过一定的时间间隔后逐渐完成变形的现象称弹性后效。由于弹性后效的存在，将引起动态测量中的测量误差。 ;2. 弹性敏感元件的基本要求及类型 ;基本要求;(2) 基本类型;变形圆环 ;② 变换压力弹性元件 ;② 变换压力弹性元件 ;薄壁圆筒 ;2.1.2 电阻应变式传感器 ;1. 电阻应变式传感器的外形结构和性能 ;悬臂梁式;(2) 主要用途及性能 ;② S形拉压式传感器;③ 悬臂梁式传感器;④ 轮辐式传感器;⑤ 桥式传感器;2. 电阻应变片的结构与种类 ;金属丝式 ;① 敏感栅是转换元件，由金属丝或金属箔制成，它被粘贴在基体上，通过基体把应变传递给它。 ② 基底起绝缘及保持敏感栅、引线的几何形状和相对位置的作用，厚度一般为0.02~0.05mm。 ③ 覆盖片（保护层）起保护敏感栅作用。 ④ 引出线焊接于敏感栅两端，作连接测量导线之用。 粘结剂将敏感栅、基底、覆盖片粘接在一起。常用的粘结剂类型有硝化纤维素型、氰基丙稀酸型、聚酯树脂型、环氧树脂型和酚醛树脂型等。 ;(2) 应变片结构 ;①可制成多种复杂形状、尺寸准确的敏感栅，其栅长最小可做到0.2mm，以适应不同的测量要求； ②横向效应小； ③散热条件好，允许电流大，提高了输出灵敏度； ④蠕变和机械滞后小，疲劳寿命长； ⑤生产效率高，便于实现自动化生产。金属箔的材料常用康铜和镍铬合金等。 目前使用的应变片大多是金属箔式应变片。;在单晶硅上扩散p型杂质;3. 电阻应变式传感器的工作原理 ;在外力作用下，被测对象产生微小机械变形，应变片随着发生相同的变化，同时应变片电阻值也发生相应变化。当测得应变片电阻值变化量?R时，便可得到被测对象的应变值。根据应力与应变的关系，得到应力值?为 ;;(2) 金属电阻应变片的特性参数 ;③ 横向效应;几种应变片的技术指标 ;⑤ 应变极限;2.1.3 测量电路 ;测量前，取R1R3=R2R4，输出电压U0=0，电桥平衡。当桥臂电阻发生变化，且?RiRi，在电桥输出端的负载电阻为无穷大时，电桥输出电压为 ;2. 电桥工作方式 ;(2) 双臂半桥 ;(3) 四臂全桥;上述三种工作方式中，四臂全桥工作方式的灵敏度最高，半桥次之，单臂电桥灵敏度最低。采用全桥（或双臂半桥）还能实现温度变化的自动补偿，因此，一般采用四臂全桥电路。;3. 电桥的线性补偿;(2) 温度补偿;2.2 压阻式传感器 ;2.2.1 固态压阻式传感器的工作原理与结构 ;当受到压力作用时，膜片发生变形，产生应力应变，从而使扩散电阻的电阻值发生变化，一对桥臂的电阻较大，而另一对桥臂电阻较小，电桥失去平衡，输出一个与压力成正比的电压。 ;2.2.2 压阻式压力传感器的特点 ;(3) 压力分辨率高;将压阻式传感器、稳压电源或稳流电源、补偿电路及调整电路、A/D???D/A电路做在一个芯片上，不仅提高抗干扰能力，且进一步提高可靠性。;2.3 电阻式传感器的应用 ;外形图 ;2. 压阻式加速度传感器 ;3. 压力传感器 ;本章小结 ;思考与练习