电阻传感器课件.pptVIP

2002/12总结*電阻式感測器電阻式感測器的種類繁多，應用廣泛，其基本原理是將被測物理量的變化轉換成電阻值的變化，再經相應的測量電路而最後顯示被測量值的變化。下頁返回圖庫電阻式感測器與相應的測量電路組成的測力、測壓、稱重、測位移、測加速度、測扭矩、測溫度等測試系統。目前已成為生產過程檢測以及實現生產自動化不可缺少的手段之一。2.2應變片式感測器電阻應變片的工作原理金屬電阻應變片主要特性溫度誤差及補償應變片式電阻感測器的測量電路應變片式電阻感測器的應用舉例下頁上頁返回圖庫在幾何量和機械量測量中，最常用的感測器是利用某些金屬和半導體材料製成的應變式電阻感測器。這種感測器是以電阻應變片為敏感元件，電阻應變片是一種能將被測試件上的應變變化轉換成電阻變化的敏感元件，與彈性元件及相應部件組成了金屬應變式感測器。主要用於力、加速度、壓力等力學量的測量。2.2.1電阻應變片的工作原理電阻應變片的工作原理是基於電阻應變效應，即在導體產生機械變形時，它的電阻值相應發生變化。圖2-17金屬絲伸長後幾何尺寸變化下頁上頁返回圖庫2.2.1電阻應變片的工作原理定量分析金屬導體的電阻變化與變形之間的數學運算式。2.2.1電阻應變片的工作原理電阻絲靈敏係數k0由兩部分組成：(1+2μ)表示受力後由材料的幾何尺寸變化引起的第2項表示由材料電阻率變化所引起的。對於金屬材料，第2項的值要比(1+2μ)小很多，可以忽略，故k0=1+2μ。大量實驗證明，在電阻絲拉伸比例極限內，電阻的相對變化與應變成正比，即k0=1.7～3.6。2.2.2金屬電阻應變片主要特性金屬電阻應變片結構：金屬電阻應變片分為金屬絲式和箔式。下頁上頁返回圖庫圖2-18絲式應變片的基本結構它主要是由四個部分組成：一是敏感柵即金屬電阻絲，它是應變片的主要核心部分，感受外界應變並轉換為電阻的變化；二是基底和覆蓋層，基底是將應變傳遞到敏感柵的中間介質並起到電阻絲與試件之間的絕緣作用，覆蓋層起著保護敏感柵的作用；三是粘結劑，它將電阻絲與基底粘貼在一起；四是引出線，作為連接測量的導線。根據不同用途，柵長可為0.2～200mm基底用以保持敏感柵及引線的幾何形狀和相對位置，並迅速準確地傳遞應變，因此基底做得很薄，一般為0.03～0.06mm。基底和蓋層用專門的薄紙製成的稱為紙基，用各種粘結劑和有機樹脂薄膜製成的稱為膠基，膠膜比紙具有更好的柔性、耐濕性和耐久性，且使用溫度較高，可達300℃，因此現多採用後者。引線常用直徑為0.10～0.15mm的鍍錫銅線，並與敏感柵兩輸出端焊接。圖2-19箔式應變片的基本結構圖2-20各式箔式應變花箔式與絲式應變片相比有如下優點：①用光刻技術能製成各種複雜形狀的敏感柵，即應變花如圖2－20所示；從而擴大了使用範圍；②由於箔柵很薄，能很好地與彈性體同步發生應變，其次箔柵的端部可以製作的較寬，橫向效應小，提高了測量精度；③允許電流大，散熱性好，允許通過較大電流。可提高相匹配的電橋電壓，從而提高輸出靈敏度；④生產效率高。但是製造箔式應變片的電阻值的分散性要比絲式的為大，有的能相差幾十歐姆，需要作阻值的調整。由於箔式應變片的一系列優點，它將逐漸取代絲式應變片而占主要的地位。對金屬電阻應變片敏感柵材料的基本要求是：①靈敏係數k0值要大，並且在較大應變範圍內保持常數；②電阻溫度係數小；③電阻率大，即同樣長度、同樣截面積的電阻絲其電阻值大；④機械強度高，且易於拉絲或輾薄；⑤與銅絲的焊接性好，與其它金屬的接觸電勢小。目前常用的材料有康銅、鎳鉻合金、鎳鉻鋁合金、鉑、鉑鎢合金等。箔式應變片敏感柵材料常採用康銅、鎳鉻。康銅是應用最廣泛的材料，其k0值對應變的恒定性非常好，在彈性變形範圍內保持為常數，康銅的電阻溫度係數較小而且穩定，康銅的加工性能好；鎳鉻合金比康銅的電阻率高，抗氧化能力好，因此它使用的溫度較高，但是它的電阻溫度係數較大。鎳鉻鋁合金是在鎳鉻合金的基礎上添加鋁等金屬而製成。它既保持了高電阻率和抗氧化性能好的特點，而且電阻溫度係數得到很大的改善。缺點是加工工藝和焊接性能不好。貴金屬及其合金的特點是具有很強的抗氧化能力，適於製作高溫應變片。缺點是電阻率小，電阻溫度係數較大，且價格貴。電阻