第2章 电阻式传感器大学PPT课件.ppt

第2章 电阻式传感器 主讲：张 坤 式中，?l/l =ε为金属导体电阻丝的轴向应变， 由于S = ? d 2 /4，则?S / S = 2 ?d / d, 其中?d / d 为径向应变； 且由材料力学知， ?d / d = ??? ，式中?为金属材料的泊松比。 S 形双弯曲梁应变式测力传感器有以下特点： （1）输出灵敏度高。由于结构是双连孔形的，粘贴应变片处较薄，应变大；而其它部位较厚，强度好。 在传感器上装配上、下承压板，变成了S 形状。 （3）抗侧向力强。 倘若增加一个侧向力，对于中间梁而言，只增加了一对轴向力，则四个应变片将同时增、减，故对输出无影响。 （4）由于该秤只用一个测力传感器，结构简单、精度高、量程宽、工作可靠。 （2）变化加载点不影响输出，输出只与应变片基长a（常数）有关，而与重物加载点 x 无关。 (a)小数点显示电路 (b)手提电子称电路图 A1、A2 ：对称的同向放大器。ICL7106：是 Maixm 公司产3 1/2 位A/D转换器。可直接驱动七段数字显示表，输入模拟量，然后显示（LCD/LED）。 3．薄壁圆环式力传感器 4．轮辐式力传感器 特点：在外力作用下，各点的应力差别较大。 特点：刚性比较大，同时利用它的对称性，能够比较好地防止横向力的影响。 5．轴剪切力传感器（应变片式扭矩传感器） 主要用于扭矩测量，扭转轴发生如图所示扭转时，在相对于轴中心线45度方向上会产生压缩及拉伸力，从而将力加在旋转轴上。如果在扭转轴的表面贴上四个电阻应变片组成桥式电路， R1 、R3受拉应力，R2、 R4受压应力，便可检测出压缩及拉伸力，即可测出扭矩的大小。 为了给旋转的应变片输入电压和从电桥中取出检测信号，在扭转轴上安装有集流环和电刷。 电阻应变式压力传感器 1．筒式压力传感器 弹性元件为一具有盲孔的圆筒，当被测流体压力 P 作用于筒体内壁时，圆筒部分发生变形，沿圆筒周向粘贴的应变片产生正应变。 用于管道及枪（炮）管内压力测量。 2．膜片式压力传感器 一个周边固定的圆形金属膜片，在压力P 的作用下将产生弯曲变形，在膜片正应变区中心处沿切向贴两片应变片R2、R3，在负应变区边缘处沿径向贴两片应变片R1、 R4 ，接成全桥差动线路。 特点：结构简单、使用可靠。 右图为恒压源供电全桥差动直流电桥典型电路 基本应用──平面膜片式压力计 A1、A2、A3、A4为运放OP07， A1、A2 （同向放大器） 、A3 （差值放大器）组成同相输入并串联差动放大器（三运放仪器放大器），放大倍数 A4构成电压跟随器（对电位器的输出电压进行阻抗变换），通过调整正输入端电位器，从而调整A4 输出端电压，与A2 的输出相加，加到A3 同相输入端，使压力传感器压力为零时，电路输出端电压也为零，即对电路进行调零。 3．组合式压力传感器 利用几种弹性元件组合而成。 图（a）：感压元件为膜片，由压力产生的位移被传递给贴有应变片的悬臂梁； 图（b）：感压元件为波纹管，位移传给双端梁； 图（c）：感压元件为双重曲线膜片，其位移使薄壁圆筒变形，筒外壁上绕有应变丝（或贴应变片）。 电阻应变式加速度传感器 1-质量块；2-应变粱；3-硅油阻尼液；4-应变片；5-温度补偿电阻；6-绝缘套管；7-接线柱；8-电缆；9-压线板；10-壳体；11-保护块 电阻应变式加速度传感器是一种利用金属应变片或半导体应变片作为敏感元件进行加速度测量的传感器。分别可组成应变加速度计和压阻加速度计，它们体积小、重量轻、输出阻抗低，可用于飞机、轮船、机车、桥梁等振动加速度的测量。 在应变梁2的一端固定质量块1，另一端固定在壳体10上，在梁的上下 两面粘贴应变片4，梁和质量块的周围充满硅油阻尼液，用以产生必要的阻尼。测量振动时，将壳体和被测对象刚性固定在一起，因此作用在质量块上的惯性力 F＝ma使悬臂梁产生变形(应变)。应变片所构成的电桥失去平衡而输出电压。此输出电压的大小正比于外界振动加速度a。 * 第2章 电阻式传感器 * 第2章 电阻式传感器 电阻式传感器是将非电量的变化量，变换成与之有一定关系的电阻值的变化量，通过对电阻值的测量达到对上述非电量测量的目的。 电阻式传感器主要分为：应变式电阻传感器（金属、半导体）和电位计（器）式电阻传感器以及热敏式电阻传感器、光敏式电阻传感器、磁敏式电阻传感器、气敏式电阻传感