《电阻式传感器》课件2.pptVIP

*************************************4.7力传感器的性能指标准确度表示测量值与真实值接近程度的指标，通常以满量程的百分比表示，精密力传感器可达0.02%F.S.。线性度实际输出曲线与理想直线间的最大偏差，反映传感器响应的线性特性，通常为0.03%~0.5%F.S.。滞后误差在同一力值下，加载和卸载过程中输出信号的差异，通常为0.02%~0.1%F.S.。重复性在相同条件下多次测量同一力值时输出的一致性，良好的传感器可达0.01%F.S.。力传感器的性能指标是选型和使用的重要依据。除上述基本指标外，还包括：蠕变（长时间加载下输出的漂移）、零点温度系数（温度变化引起的零点漂移）、灵敏度温度系数（温度变化引起的灵敏度变化）、过载能力（能承受的最大载荷与额定载荷之比）以及长期稳定性等。在实际应用中，还需考虑传感器的防护等级（IP等级）、工作温度范围、频率响应特性等因素。不同应用场景对性能指标的要求不同，例如，工业称重更注重长期稳定性，而冲击力测量则更关注动态响应特性。选择力传感器时应根据具体需求综合评估各项指标。第五章：电阻应变式压力传感器基本概念电阻应变式压力传感器是将流体压力转换为电信号的装置，通过测量弹性敏感元件在压力作用下的形变来间接确定压力大小。工作原理压力作用在敏感元件（如膜片、波纹管等）上，使其产生形变，通过粘贴在敏感元件上的应变片将形变转换为电阻变化，再通过电桥电路输出电信号。主要特点响应快速、精度高、可靠性好、体积小、结构坚固，可测量从几千帕到几百兆帕的广泛压力范围，适用于各种恶劣环境。电阻应变式压力传感器是工业自动化和科学研究中广泛使用的压力测量工具。与其他类型压力传感器相比，电阻应变式压力传感器具有线性度好、稳定性高、动态响应快等优点，能满足从静态压力测量到高频动态压力测量的各种需求。本章将详细介绍电阻应变式压力传感器的工作原理、结构类型、性能特点及应用场景，帮助读者全面了解这一重要的传感器类型，为实际选型和应用提供参考。我们将从压力传感的基本原理入手，逐步深入到各种具体结构形式及其特点。5.1压力传感器的基本原理流体压力作用被测流体（液体或气体）的压力作用在传感器的敏感元件上弹性元件变形压力导致敏感元件（如膜片、波纹管）产生可预测的弹性变形应变检测粘贴在敏感元件上的应变片感知形变并转换为电阻变化电桥转换通过惠斯通电桥电路将电阻变化转换为电压信号输出电阻应变式压力传感器的工作原理是将流体压力转换为弹性元件的微小形变，再通过应变片将这种形变转换为电阻变化。在弹性元件设计中，需要考虑材料的弹性模量、屈服强度、疲劳特性等因素，确保在测量范围内保持线性响应，同时具有足够的安全裕度。对于不同的压力测量需求，可采用不同的敏感元件形式。例如，对于低压测量，通常采用薄膜片结构；对于中高压测量，则采用厚膜片或波纹管结构；对于超高压测量，可能需要使用特殊的筒形或柱形结构。应变片的布置也非常关键，通常采用全桥配置，以提高灵敏度和温度补偿效果。5.2压力传感器的结构类型电阻应变式压力传感器根据敏感元件的结构形式可分为多种类型，每种类型适用于不同的压力测量场景。膜片式压力传感器采用圆形或方形膜片作为敏感元件，适合低至中压范围测量，响应速度快，是最常用的结构类型。波纹管式压力传感器使用波纹状金属膜作为敏感元件，具有较大的变形量，适合低压高精度测量。管式压力传感器则利用薄壁管在内压作用下的膨胀变形，适合中高压测量。此外，随着微机电系统(MEMS)技术的发展，硅微压力传感器逐渐成为小型化、集成化应用的首选。这种传感器通过半导体工艺在硅片上制作微型膜片结构，结合扩散或离子注入的半导体应变片，实现高精度、小尺寸的压力测量。5.3膜片式压力传感器膜片结构通常为圆形金属膜片，边缘固定，中心在压力作用下产生挠曲变形应变分布膜片表面的径向和切向应变分布不同，可根据应变特性选择应变片位置电路配置通常使用全桥电路，四个应变片分别位于应变最大的位置外壳结构采用不锈钢或合金材料外壳，带有压力接口和电气连接器膜片式压力传感器是最常用的压力传感器类型，其核心是一个圆形或方形的金属膜片。当压力作用时，膜片产生挠曲变形，其表面产生应变。在膜片表面粘贴应变片，通常采用四个应变片组成全桥电路，以获得最大输出信号和温度补偿效果。膜片的设计需要权衡多种因素：厚度决定了灵敏度和测量范围，直径影响整体尺寸和响应特性。通常膜片越薄灵敏度越高，但测量范围和过载能力也越小。在实际应用中，根据不同的压力范围和精度要求，可选择不同材料和厚度的膜片。高端压力传感器通常采用精密加工的膜片，甚至