第2章-力、压力传感器.ppt

* * 图2-86是压阻式压力传感器的结构示意图。压阻芯片采用周边固定的硅杯结构，封装在外壳内。在一块圆形的单晶硅膜片上，用半导体工艺中的扩散掺杂法做四个等值电阻，两片位于受压应力区，另两个位于受拉应力区，它们组成一个全桥测量电路。硅模片用一个圆形硅杯固定，两边有两个压力腔，一个和被测压力相连，为高压腔，另一个是低压腔，为参考压力，通常和大气相通。当存在压差时，膜片产生形变，使两对电阻阻值发生变化，电桥失去平衡，其输出电压反映膜片两边承受的压差的大小。 图2-86 压阻式压力传感器的结构示意图 * * 2.7.2 硅压阻式压力传感器的结构 * *  图2-87 常用硅压阻式压力传感器的结构 * * 本章小结 弹性敏感元件的作用：将力或压力转换为应变或位移。 电阻应变式传感器的工作原理—应变效应。 电阻应变式传感器的测量电路——电桥电路。 压电传感器的工作原理——压电效应。 压电材料的种类：石英晶体、压电陶瓷、高分子压电材料。 压电传感器的测量电路 ：电压放大器、电荷放大器。 电容传感器的工作原理：平行极板电容器的电容。 电容传感器的分类：变间隙、变面积、变介电常数。 提高电容传感器的输出灵敏度的方法：差动连接 电感传感器的工作原理：电磁感应。 电感传感器的分类：自感、互感 电涡流传感器的工作原理：电涡流效应。 压阻式压力传感器的工作原理：压阻效应。 返回本章目录 * * 复习思考题 力传感器的组成是什么？ 弹性敏感元件的作用是什么？其分类有几种？各有何特点？ 电阻应变式传感器的工作原理是什么？它是如何测量试件的应变的？ 电阻应变式传感器的测量电路有哪些？各有何特点？ 电阻应变片为什么要进行温度补偿？补偿方法有哪些？ 应变片的粘贴、固化和检查工艺有哪些？ * * 7.图2-88为一直流应变电桥。 ，试求： 为金属应变片，其余为外接电阻，当 变化量为时，电桥输出电压 都是应变片，且批号相同，感受应变的极性和大小都相同，其余为外接电阻，电桥的输出电压 ③ 题②中，如果 感受应变的极性相反，且 ，电桥的输出电压 ④ 由题①～③能得出什么结论与推论？ 8.压电式传感器的工作原理是什么？压电材料有哪些？ 9.试用石英晶体为例说明压电效应产生的过程。 10.压电陶瓷有何特点？ 11.压电传感器的测量电路是什么？各有何特点？ 为什么压电传感器不能测量静态的力？ 图 2-88 直流应变电桥 * * 12.如图2-32b所示电荷放大器等效电路。压电元件为压电陶瓷，压电陶瓷的压电系 数dzz=5x10-10C/N，反馈电容Cf=0.01uF，若输出电压Uo=0.4V，求压电传感器所受 力的大小？ 13.石英晶体的纵向压电系数dxx=2.3x10-12C/N ，晶体的长度是的宽2倍，是厚的3倍，求： （1） 当沿电轴方向施加3x104N的力时，用反馈电容为Cf=0.01uF的电荷放大器测量的输出电压是多少？ （2） 当沿机械轴施加力Fy时，用同样的电荷放大器测出的输出电压为3V， Fy为多少？ 14. 用压电式传感器测量一正弦变化的作用力，采用电荷放大器，压电元件用两片压 电陶瓷并联，压电系数dzz=190x10-12C/N ，放大器为理想运放，反馈电容Cf=3800pF ，实际测得放大器输出电 压为Uo=10sinωt（V） ，试求此时的作用力F=? 15.电容式传感器的工作原理是什么？可分成几种类型？各有个特点？ 16.试说明差动式电容传感器结构是如何提高测量灵敏度，减小非线性误差的？ 17.电容式传感器的测量转换电路主要有哪些？ 18.有一个以空气为介质的变面积型平板电容传感器，如图2-45a所示，其中a=8mm， b=12mm，两极板间距为d=1mm。当动极板在原始位置上平移了5mm后，求传感器 电容量的变化ΔC及电容相对变化量ΔC/Co 。 19.电感传感器的基本原理是什么？可分成几种类型？ 20.电感传感器的常用的测量电路有哪些？ 21.电涡流传感器的工作原理是什么？形成电涡流的两个必备条件是什么？ 22.压阻式压力传感器的工作原理是什么？主要应用是什么？ 返回本章目录 * * 返回主目录 * * * 衔铁随被测量移动而偏离中间位置，使两个磁回路中的磁阻发生大小相等、符号相反的变化，导致一个线圈的电感量增加，另一个线圈的电感量减小，形成差动形式。 假设当衔铁向上移动Δδ时，则两个线圈的总的电感变化量为 差动电感式传感器 图2-62 差动式电感传感器 电感的相对变化量 差动式输出是单线圈输出的两倍，减小了非线性误差，提高了测量精度 * * 自感式传感