传感器原理及检测技术-第1章-电阻式传感器.ppt

* 2.3 电位器式传感器 电位器是一种常用的机电元件，广泛应用于各种电器和电子设备中。它是一种把机械的线位移或角位移输入量转换为与它成一定函数关系的电阻或电压输出的传感元件，主要用于测量压力、高度、加速度、航面角等各种参数的测量 * 2.3.1 电位器式电阻传感器的工作原理和类型 1．线性电位器式传感器 * 非线性电位器 对角位移式电位器来说，Uа与滑动臂的旋转角度成正比，即 * * 2.3.2 电位器式电阻传感器的基本特性及误差 电位器输出端接有负载电阻时，其特性称为负载特性。 * 2.3.2 电位器式电阻传感器的基本特性及误差 阶梯特性及误差 当电刷在多匝导线上移动时，电位器的阻值和输出电压不是连续变化，而是阶跃式地变化。 阶梯误差。 * 2.3.2 电位器式电阻传感器的基本特性及误差 图2-41,P58； 图2-42~图2-45，P60~P61应用举例； * 2.3.3 电位器式电阻传感器结构与材料 1.线绕式电位器 2. 非线绕式电位器 1) 合成膜电位器 2）金属膜电位器 3) 导电塑料电位器 4) 光电电位器 * 2.3.4 电位器式位移传感器 YHD型电位器式位移传感器 1—测杆；2—滑线电阻；3—电刷；4—弹簧；5—滑快；6—导轨；7—外壳；8—无感电阻。 * 2.3.6 应变式测力传感器 应变式传感器由弹性元件、应变片、附件等组成。主要用作各种电子称与材料试验机的测力元件、 发动机的推力测试、 水坝坝体承载状况监测等。 1.柱(筒)式传感器 2.悬臂式传感器 * 应变式力传感器 应变式力传感器 F F F F * 各种悬臂梁 * 各种悬臂梁 F F 固定点 固定点 电缆 * 应变式荷重传感器的外形及应变片的粘贴位置 F R 1 R 2 R 4 * 应变式荷重传感器外形及受力位置（续） F F * 汽车衡 * 压力传感器 压力传感器主要用于测量流体的压力 * 位移传感器 应变式位移传感器是把被测位移量转变成弹性元件的变形和应变，然后通过应变计和应变电桥，输出正比于被测位移的电量 * 加速度传感器 NI CONFIDENTIAL NI CONFIDENTIAL NI CONFIDENTIAL NI CONFIDENTIAL NI CONFIDENTIAL NI CONFIDENTIAL NI CONFIDENTIAL * 第2章 电阻式传感器 * 引言 电阻式传感器的基本原理是将被测量的变化转换成传感元件电阻值的变化，再经过转换电路变成电信号输出。 常用来测量力、压力、位移、应变、扭矩、加速度等。 电阻式传感器的结构简单、性能稳定、灵敏度较高，有的还适合于动态测量。 * 2.1 应变式电阻传感器 2.1.1 应变式电阻传感器的工作原理 应变效应是指导体或半导体材料在受到外界力(拉力或压力)作用时，将产生机械变形，进而导致其电阻值的变化。 当电阻率ρ、长度 和面积s 一定时，物体的电阻与其电 阻率、长度和横截面积之间 的关系，可用式表示为 * 2.1.2 应变式电阻传感器构成 电阻丝式应变片基本结构 应变片主要有金属应变片和半导体应变片两类。金属片有丝式、箔式、薄膜式3种电阻应变片 电阻应变计； 弹性元件； 测量转换电路； * * 应变片的黏贴技术 应变片的检查 试件的表面处理 确定贴片位置 黏贴应变片 固化处理 粘贴质量检查 引出线的固定与保护 防潮防蚀处理 * * 2.1.3 电阻应变片的主要特性 1. 横向效应 2. 机械滞后、零漂和蠕变 3. 温度效应 * 应变片参数 （1）标准电阻值（R0） （2）绝缘电阻（RG） （3）灵敏度系数（K） （4）应变极限（ξ max） （5）允许电流（Ie） 允许电流是指应变片允许通过的最大电流。 （6）机械滞后 * 2.1.4 电阻应变片的温度误差及补偿 电阻应变片由于温度效应引起的误差为温度误差。原因有：电阻丝的电阻率随温度发生变化；电阻丝和试件的线膨胀系数不同使其产生附加形变。 1.自补偿法 2. 线路补偿法 * 2.2 测量电路 1.直流电路 2.交流电桥 机械应变一般在10 με～3?000 με之间，而应变灵敏度k值较小，因此电阻相对变化是很小的，用一般测量电阻的仪表是难直接测出来，必须用专门的电路来测量这种微弱的变化。 * 1.直流电桥电路 直流电桥电路的4个桥臂是由R1、R2、R3、R4组成，其中a、c两端接直流电压Ui，而b、d两端为输出端，其输出电压为Uo。在测量前，取R1R3 = R2R4，输出电压为Uo=0。 * 1.直流电桥电路 当桥臂电阻发生