《电阻式传感器》ppt课件

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1、传感器与测试技术任课教师:解晓光大连电视大学理工系1第3章电阻式传感器主要内容：1、介绍应变式电阻传感器的工作原理、金属应变片的结构、类型、主要特性、温度补偿、选择与粘贴工艺、转换电路及典型应用。2、介绍压阻式传感器的工作原理、半导体应变片的结构与主要特性、压阻式传感器的温度补偿、转换电路及典型应用。3、介绍热阻式传感器的工作原理、类型、转换电路及典型应用。4、介绍电位计式传感器的工作原理、类型、转换电路及典型应用。2第3章电阻式传感器3.1应变式电阻传感器：P533.1.1金属丝的电阻应变效应：电阻丝在外力作用下发生机械变形时

2、，其电阻值发生变化，这一现象就是电阻丝的应变效应。设有一段长为l，截面为s，电阻率为ρ的金属丝，则它的电阻为:3当它受到轴向力F而被拉伸(或压缩)时，其l、s、ρ均发生变化，如图所示，如取金属丝是半径为r的圆形截面s=πr2，那么3.1应变式电阻传感器：3.1.1金属丝的电阻应变效应：故电阻的相对变化为4若金属丝沿长度方向受力而伸长△l，通常将△l/l称为纵向应变，标为ε。它是长度方向的相对变形或称长度变化率，是一无量纲的量。因为它的数值在通常的测量中甚小，故常用10-6作为单位来表示，称为微应变，标以με。例如ε=0.00

3、1就可以表示为1000με，称为具有1000微应变。3.1应变式电阻传感器：3.1.1金属丝的电阻应变效应：由材料力学得知，在弹性范围内，金属丝受拉力时，沿轴向伸长，沿径向缩短，哪么轴向应变和径向应变的关系为：（μ—电阻丝的泊松比）两端同除ε有：k0称为金属丝的灵敏系数，它表示金属丝发生单位轴向应变时所引起的电阻值的相对变化。53.1应变式电阻传感器：3.1.1金属丝的电阻应变效应：k0物理意义：单位应变所引起的电阻相对变化。此式表明：因应变导致金属电阻值的变化，由两项组成：第一项（1+2μ）表示由于几何尺寸改变引起的电阻变

4、化；另一项(dρ/ρ)/ε表示单位轴向应变引起电阻率的变化。对于大多数金属电阻丝材料说,则有此式表明：加载后金属丝电阻相对变化量与轴向应变成正比。K0是一个常数，不同的金属材料，k0不同。由于k0为常数，可将灵敏系数表达式改写为：63.1应变式电阻传感器：3.1.2应变片的结构与类型（P55）应变片阻值尚无统一标准，常用的有60Ω、120Ω、200Ω、320Ω、350Ω、500Ω、1000Ω，其中120Ω最为常用。★应变片的结构：应变片主要是由金属丝栅(敏感栅)、绝缘基片及覆盖片三部分组成。7中央电大往届试题3.1.2应变片

5、的结构与类型（P55）1、填空题：（2分；04.1.P55）应变片的结构：应变片主要是由、及覆盖片三部分组成。2、填空题：（2分；2004.1.P53）电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这一现象就是电阻丝的。83.1应变式电阻传感器：3.1.2应变片的结构与类型（P55）★电阻应变片的种类：根据制作方法，一般可将金属应变片分为二类：①电阻丝应变片：电阻丝应变片有圆角线栅式和直角线栅式两种。前者制造方便，为最常见形式，但它的横向效应较大。②金属箔式应变片：敏感栅由高阻值的金属铂片经光刻腐蚀技术制成。93.1

6、应变式电阻传感器：3.1.2应变片的结构与类型（P55）★电阻应变片的种类：103.1.2应变片的结构与类型（P55）3.1应变式电阻传感器：★电阻应变片的种类：11★电阻应变片的种类：中央电大往届试题问答题：(6分；2008.1.；P56）金属应变片有哪些类型？根据制作方法，一般可将金属应变片分为二类：①电阻丝应变片；②金属箔式应变片。123.1应变式电阻传感器：应变式电阻传感器是以电阻应变片为转换元件的传感器，公式：★利用应变片测量力的基本原理：力的变化→机械形变→电阻变化△R→应变值ε→根据应力与应变的关系：σ=Eεσ：

7、应力（单位面积受力）；E：弹性模量。应变值ε→应力值σ→力F标准产品13第3章电阻式传感器3.1.3应变片的主要特性（P56）电阻应变片灵敏系数为k=△R/(Rε)。电阻丝(半成品）灵敏系数为k0,k不等于k0且恒小于k0。应变片灵敏系数k必须重新实验测定。因粘贴式应变片一经粘贴测试就无法取下重用，一批产品只能采取抽样(如5%)测定，取平均k值及允许的公差值标注在该批的每个应变片包装袋上，也称“标称灵敏系数”。　　应变片灵敏系数测定是在某种特定实验装置上进行的，如采用纯弯梁(等应力梁)或等强度悬臂梁。试件材料必须是泊松系数μ=

8、0.285的钢材，受单向应力状态且应变力轴向与主应力方向一致。由此可见，应变片灵敏系数是在二维应变场中进行标定的。实验证明，在相当大的应变范围内，应变片灵敏系数是常数。(1)灵敏系数：143.1应变式电阻传感器：沿应变片轴向的应变εx必然引起应变