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第三节 电阻式检测元件 ? 加速度 位移 压力 形变 温度 电阻应变片 热电阻 湿敏电阻 气敏电阻 力 压力 温度 湿度 气体组成、含量 1.电阻应变片 应变效应 3 1 2 几何尺寸效应 压阻效应 金属 半导体 应变灵敏系数 对大多数金属, =0.3~0.5 第三节 电阻式检测元件 金属应变片 半导体应变片 ? 丝式 ? 箔式 敏感栅 引线 黏结剂 ? 体型 ? 薄膜型 ? 扩散型 —— 高灵敏度 第三节 电阻式检测元件 应变片的主要特性 ? 灵敏系数 ? 绝缘电阻 ? 零漂和蠕变 ? 允许电流 ? 应变极限 应变计的敏感栅和引线与被测件之间的电阻 零漂:不承受机械应变时,指示应变值随时间变化 蠕变:承受恒定的应变时,指示应变值随时间变化 应变片不因电流放热而影响测量所允许的最大电流 真实应变 — 指示应变 真实应变 时的最大真实应变 应变极限 第三节 电阻式检测元件 康铜K=1.9~2.1;铁铬铝合金K=2.4~2.6 称重传感器 应变式拉压传感采用全密封、全补偿的箔式应变片或半导体应变片,通过专用设备将应变片粘贴在应变梁的应力集中点上,经高温处理,使之与应变梁较好地粘合在一起 电阻应变片的温度补偿 应变片电阻具有电阻温度系数; 弹性元件与应变片电阻两者的线膨胀系数不同,即使无外力作用,即无应变现象,由于环境温度的变化也会引起应变片电阻值的改变,从而产生测量误差。 2. 热电阻式检测元件 原理(热电阻效应): 导体或半导体的电阻率随温度变化 两类热电阻式检测元件 金属热电阻: 正的电阻温度系数,一般温度每升高1℃电阻约增加0.4%~0.6% 半导体热敏电阻 负温度系数,温度每升高1℃,电阻约减小2%~6% 金属热电阻的材料要求 电阻温度系数大,温度增加时,其电阻值有明显增大; 物理和化学性能稳定,不易被介质腐蚀; 电阻随温度变化保持单值函数,最好是线性关系; 易于得到高纯物质,复现性好,价格便宜。 较高的电阻率,以减小尺寸、减小热惯性 金属热电阻的温度特性 铂电阻测量范围:-200~850℃ (0 ℃ t850℃) (-200 ℃ t0℃) 铜电阻测量范围:-50~150℃ 铂电阻 铜电阻 金属热电阻 金属热电阻需考虑问题 R0(t=0的R)的大小 综合考虑常用的 铜:R0=50Ω和R0=100Ω 铂: R0=10Ω、100Ω、1000 Ω 电阻丝的粗细 综合考虑: 铂电阻 d=0.03~0.07mm 铜电阻 d=0.1mm 热电阻丝 铜电阻 温度系数 大 复现性、物理和化学性能 温度超过100 ℃时易被氧化 电阻率 小 价格 便宜、贱金属 较大 稳定、复现性好(只适合氧化性气氛) 大 高、贵金属 铂电阻 电阻式检测元件 工业热电阻 铠装式热电阻 铠装防爆热电阻 热敏电阻 由金属氧化物或半导体材料制成的热敏元件 测温范围( -100~300℃ ) 分类 负温度系数(NTC)热敏电阻 正温度系数(PTC)热敏电阻 临界温度(CTR)热敏电阻:具有很好的开关特性,常作为温度控制元件 图2.3.8 热敏电阻温度特性曲线 1—负温度系数热敏电阻 2—临界负温度系数热敏电阻 3—开关型正温度系数热敏电阻 4—缓交变型正温度系数热敏电阻 NTC PTC
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