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1、电阻传感器电阻式传感器的基本原理是将被测量的变化转换成传感元件电阻值的变化，再经过转换电路变成电信号输出。按工作的原理可分为:变阻器式、电阻应变式、压阻式等。电阻传感器常用来测量位移、力、压力、应变、扭矩和加速度等非电量。汽车衡磅秤超市打印秤远距离显示电子秤结论：金属丝受拉时，l变长、r变小，导致R变大。lΔlΔrrFF设一根长为l，截面积为S，电阻率为ρ的电阻丝，其电阻值R为：导线两端受到力F作用时应变式式传感器是基于金属电阻的应变效应制成。一、金属的电阻应变效应金属导体的电阻随着机械变形（伸长或缩短）的大小发生变化的现象称为金属的电阻应变效应。应变式传感器令则K0——
2、金属电阻丝的相对灵敏度系数：单位应变引起的电阻相对变化。金属电阻丝的相对灵敏度系数受两个因素影响：（1）受力后材料的几何尺寸变化所引起的；主要（2）受力后材料的电阻率发生变化引起的；应变片的灵敏度系数二、应变片的结构应变片由电阻丝（敏感栅）、基底、盖片、引线组成。敏感栅由很细的电阻丝（0.01~0.05mm）或箔式金属片（厚度为3~10μm）组成。对敏感栅的要求：P15（1）灵敏系数大，测量范围内为常数；（2）电阻率高且稳定；（3）温度系数小。种类金属电阻应变片金属丝式应变片箔式应变片金属薄膜应变片应用较多半导体灵敏系数比金属丝高50-80倍由于机械应变一般都很小,那么考
3、虑通常采用电桥电路。提出问题？三、电阻应变片的测量转换电路要把微小应变引起的微小电阻变化测量出来；同时要把电阻相对变化ΔR/R转换为电压或电流的变化。应该采用什么测量转换电路？回答例如：电子秤如何测量？1.直流电桥由四个桥臂R1、R2、R3及R4和一个供桥电源U组成。R1R2R3R4BDUoUACRLIL－＋电路特点：当被测量无变化，四桥臂满足一定的关系，输出为零；当被测量发生变化时，测量电桥平衡被破坏，有电压输出。电路组成其中，RL为负载电阻Uo为电桥输出电压。第四章电阻式传感器第四章电阻式传感器A.直流电桥a.电桥平衡条件R1R2R3R4BDUoUACRLIL－＋当电
4、桥平衡时,Uo=0,则有：R1R4=R2R3欲使电桥平衡,其相邻两臂电阻的比值应相等,或相对两臂电阻的乘积相等。——电桥平衡条件结论：或第四章电阻式传感器R1R2R3R4BDUoUACRLIL－＋分析：b.电压灵敏度（1）R2,R3,R4为电桥固定电阻这就构成了单臂电桥。R1为电阻应变片第四章电阻式传感器（2）当R1产生应变时,若应变片电阻变化为ΔR1，其它桥臂固定不变，电桥输出电压Uo≠0R1R2R3R4BDUoUACRLIL－＋分析：b.电压灵敏度电桥不平衡输出电压为:设桥臂比n=R2/R1考虑到平衡条件R2/R1=R4/R3且ΔR1/R1很小可忽略电桥电压灵敏度定义
5、为：R1R2R3R4BDUoUACRLIL－＋分析：b.电压灵敏度电桥不平衡输出电压为:第四章电阻式传感器第四章电阻式传感器②电桥电压灵敏度Ku=Ku(n)，恰当地选择桥臂比n的值，保证电桥具有较高的电压灵敏度。分析可知：——电桥电压灵敏度①电桥电压灵敏度Ku正比于电桥供电电压U提出问题？当U值确定后,n值取何值时使Ku最高？但供电电压U的提高受到应变片允许功耗的限制，所以要作适当选择;U↑→Ku↑当dKu/dn=0时，求Ku的最大值。即：在电桥电压确定后,当R1=R2=R3=R4时,电桥电压灵敏度最高,此时有解决办法：求得n=1时,Ku为最大值当电桥电压U和电阻相对变化
6、量ΔR1/R1一定时,电桥的输出电压及其灵敏度也是定值,且与各桥臂电阻阻值大小无关。结论：第四章电阻式传感器结论：电桥电路能将电阻的相对变化量转换为电压电流变化，是一种重要的测量转换电路电桥电路的种类全桥电路的灵敏度最高直流电桥的优点P23电阻式传感器的原理P12电阻式应变传感器的原理角度（角位移）传感器电位器式传感器电位器是一个机电传感元件，它作为传感器可以将机械位移或其它能转换为位移的非电量转换为与其有一定函数关系的电阻值的变化，从而引起输出电压的变化。电阻式传感器图3线绕电位器实物图第四章电阻式传感器UiRx0Rx(等效电路)c.非线性误差及其补偿方法理想值实际值—
7、—非线性误差如果是四等臂电桥,R1=R2=R3=R4,则提出问题？非线性误差是否能满足测量要求？第四章电阻式传感器讨论：非线性误差是否能满足测量要求？对于一般应变片来说，所受应变ε通常在5×10-3以下。（1）若取K=2,则ΔR1/R1=Kε=0.01,代入上式计算得非线性误差为0.5%;（2）若K=130,ε=1×１0-3时,ΔR1/R1=0.130,则得到非线性误差为6%。结论：K较小时，非线性误差能满足测量要求；当K↑到某值时，非线性误差已不能满足测量要求。利用和两式，有：必须予以减小和克服非线性误差。如何解决？第四章电
