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第三章 电阻式传感器 下 页 上 页 返 回 第三章 电阻式传感器 下 页 上 页 返 回 第三章 电阻式传感器 ３．１电位器式电阻传感器 一. 工作原理 传感器均匀 负载开路时 输出与输入具有很理想的线性关系 接负载时 令 可见只有当 m → 0时，Uo与x才满足线性关系。 改善方法：（1）增加负载电阻值——加电压跟随器 （2）非线性骨架——非线性电阻 总结：优点——结构简单，价格便宜，输出功率大。 缺点——分辨力低，有电刷触头，动态响应差。 ３.２ 应变式电阻传感器 应变式电阻传感器是利用导体或半导体材料的应变效应制成的一种测量器件，用于测量微小的机械变化量。在结构强度试验中，它是测量应变的最主要的手段，也是目前测量力、力矩、压力、加速度等物理量应用最广泛的传感器之一。 主要优点： 尺寸小，重量轻，在测试时对试件应力分布的影响小。 测量范围广 较好的线性关系 频率相应好 一. 应变效应和灵敏度系数 金属导体的电阻 如果对导体作用一个均匀应力，则金属导体就会发生变形（应变） 导体电阻发生的变化 设金属导体的截面为圆形 则 根据轴向应变与径向应变间的关系 则 所以 其中 为灵敏度系数（近似为常数） 最终有 二 . 电阻应变片的种类和结构 金属 半导体 丝式 箔式 灵敏度低 灵敏度高，温度特性差，非线性误差大 总体上说，电阻应变片体积小，重量轻，对被测试件的应力分布影响小；频率响应好；测量范围广。 丝式应变片 半导体应变片 三 . 测量电路 对金属电阻应变片而言，由于灵敏度低，它的输出很小，为了能精确测量其电阻的变化，一般都采用电桥电路作为测量电路。 （一）直流电桥 1. 电桥的平衡条件 要使 或 则 2. 电桥灵敏度 应变时，电阻应变片的阻值发生微小变化 令 则 为了使电桥的输出尽可能的大，要求电桥的灵敏度 尽可能的高。 受发热条件的限制电源电压不能太大 而 n=1 时，电桥灵敏度最高 3.半桥及全桥 如果桥臂R2也为一应变片，并且使R2的应变与R1的应变大小相等方向相反，即 这种情况为半桥。 b. 温度补偿 a. 灵敏度提高 c. 改善线性度 全桥与半桥的讨论相类似 4. 负载的影响 测量电桥开路时的输出电压为U0，当其接负载时的输出电压为U，根据戴维南定理 由于 很小，所以 Ro可以看成是常数，而负载电阻也是常数，即 U 与 Uo 成正比。 Ro 为测量电桥的输出电阻 RL 为负载电阻 5. 调平衡电路 (二)交流电桥 1. 电桥的平衡条件 或 2. 桥路的输出 与直流电桥电路的推导相类似，取 ， 单臂电桥的输出 将 Z1 看成是应变片的电阻值 R1 和引线寄生电容 C1 的并联 则 当应变片阻值发生变化时，引线电容基本不变 半桥及全桥的输出与此相类似分别为： 及 3.交流电桥的调平衡电路 4.电阻应变仪 应用 ?1．BLR-1拉压力传感器 　 2．应用电阻应变片通过不同的弹力体来测力。 (１)柱式　 (２)环式:　在外力作用下,各点的应力差别较大.线性误差和滞后误差较小. (3)悬臂梁式: 这种传感器具有结构简单、加工容易、应变片容易粘贴、灵敏度度较高等特点. 3．电阻应变式位移传感器　 　　将应变片贴在西、悬臂梁(弹性元件)上,当被测物移动,测杆移动,拉簧伸长,使悬臂梁变形，从而引起应变片电阻发生变化.这种方法可用于测力、位移、压力、加速度等物理参数。 第三章 电阻式传感器 下 页 上 页 返 回 第三章 电阻式传感器 下 页 上 页 返 回