传感器应用技术（第2版）课件：力和压力的检测.ppt

力和压力的检测项目一电阻应变式传感器测力项目二压电式传感器测力力和压力的检测、调节与控制在生产生活中应用非常广泛。如图所示是利用高精度压力传感器构成的整车称重系统，当车辆进入称重系统，称重管理部可通过系统监测称重与结算，驾驶员可通过大显示屏看到称重量，这样极大地提高了称重与结算效率。显示打印设备监控设备称重管理部财务部网络数据库大显示屏高精度压力传感器

图5-1汽车衡称重系统任务一认识电阻应变片取1m长1.5㎜2的铝芯线用电桥测量其电阻值，并作记录。然后用钢丝钳分别钳住该导线的两端，用力缓慢拉伸，可观察到铝芯线受拉力作用变细变长，即截面积S变小，长度L增加。当铝芯线拉到一定的程度（不能拉断）时，再用电桥测量其电阻值，发现其电阻值明显增大。1.金属丝拉伸与电阻值变化的实验因此,只要测出加在电阻的变化（通常是测量电阻两端的电压），即可获得应变金属丝的应变情况。2．电阻应变片电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转化为电阻变化，通过测量电路转化为电信号的敏感器件。电阻应变片是压阻式应变传感器的主要组成部分，金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。任务一认识电阻应变片2．电阻应变片的结构1)金属电阻应变片的结构金属箔式应变片结构金属箔式应变片构造a）单轴应变片b）测扭矩应变片c）同轴多栅应变片d）多轴应变片(应变花)2)半导体应变片半导体应变片的优点：灵敏度高；体积小；缺点：温度稳定性和可重复性不如金属应变片。任务二认识弹性敏感元件弹性敏感元件是指传感器中由弹性材料制成的敏感元件。在传感器的工作过程中常采用弹性敏感元件把力、压力、力矩、振动等被测参量转换成应变量或位移量，然后再通过各种转换元件把应变量或位移量转换成电量。弹性敏感元件的形式可以是实心或空心的圆柱体、等截面圆环、等截面或等强度悬臂梁、扭管等，也可以是弹簧管、膜片、膜盒、波纹管、薄壁圆筒、薄壁半球等。弹性敏感元件在传感器中占有很重要的地位，其质量的优劣直接影响传感器的性能和精度。在很多情况下，它甚至是传感器的核心部分。变形（形变）：有外力作用时，物体改变尺寸或形状。弹性变形：外力撤消时，物体恢复原尺寸或形状。弹性敏感元件的基本特性任务三电阻应变式传感器1.电阻应变式传感器及其用途a)箔式压力传感器b)S型拉压式传感器c)悬臂梁式传感器d)高温溶体压力传感器e)光纤空气压力传感器电阻应变式传感器由弹性敏感元件、电阻应变片（计）、补偿电阻和外壳组成，可根据具体测量要求设计成多种结构形式。弹性敏感元件受到所测量的力而产生变形，并使附着其上的电阻应变片一起变形，电阻应变片再将变形转换为电阻值的变化，通过测量仪器，将此变化转变成和被测物理量成比例的电信号而输出。从而可以测量力、压力、扭矩、位移、加速度和温度等多种物理量。2.电阻应变式传感器结构a）等截面梁b）等强度梁c)平行双孔梁2）应变片的安装弹性材料1）常见电阻应变片的结构形式任务三电阻应变式传感器任务三电阻应变式传感器3.电阻应变式传感器的工作原理将被测物理量的变化转换成电阻值的变化，再经相应的测量电路显示或记录被测量值的变化。传感器中应变片的电阻变化很微弱，用万用表无法测量，为了便于显示和控制需将变化的电阻值转换成电信号输出，所以通常采用电桥作为测量电路。电桥电路有单臂电桥、半桥双臂和全桥电路。单臂电桥电路和热敏电阻测量温度是一样的。任务三电阻应变式传感器称量系统的安装接线图5-12所示为四线制称重传感器的接线图，其中红（+）、黑（－）为电源（也称激励）输入端，信号输出端为绿（+）、白（－），注意输入、输出端的极性。四线制接法的称重传感器对二次仪表无特殊要求，使用起来比较方便，但当电缆线较长时，容易受环境温度波动等因素的影响。称重传感器还有六线制接法，其接线要求与之配套使用的二次仪表具备反馈输入接口，使用范围有一定的局限性，但不容易受环境温度波动等因素的影响，在精密测量及长距离测量时具有一定的优势。由于四线制称重传感器使用的比较多，如果要将六线传感器接到四线传感器的设备上时，可以把反馈、激励（EXN、EXC）的正极接到一起，反馈负和激励负，接到一起，如图5-13所示。