第2章电阻式传感器课件.ppt

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1、第二章电阻式传感器总课时：8学时讲授：6学时实验：2学时10/5/20211中国地质大学（汉）传感器讲义§1、电阻式传感器的定义和分类一、定义二、分类§2电位计式传感器（简单介绍）2.1、线绕式电位器传感器2.1、非线绕式电位器传感器10/5/20212中国地质大学（汉）传感器讲义§3、应变电阻式传感器§3.1应变电阻式传感器概论§3.2电阻应变片的结构和工作原理§3.3电阻应变片测量电路§4、电阻式传感器的应用§4.1电位计式加速度计§4.2应变式电子称§4.3应变电阻式传感器实物图10/5/20213中国地质大学（汉）传感器讲义§1电阻式传感器的定义和分类电位计式：应变式：物理量变化电阻

2、变化传感元件属于大电阻变化型，R：0—R传物理量变化变形（应力、应变）敏感元件属于微电阻变化型，R：0—20%R传传感元件电阻变化1、定义：电阻式传感器是将非电量(如力、位移、形变、速度和加速度等)的变化量变换成与之成一定关系的电阻值的变化，通过对电阻值的测量达到对上述非电量测量的目的。2、分类10/5/20214中国地质大学（汉）传感器讲义§2电位计式传感器（简单介绍）§2.1、线绕式电位器传感器:1、线绕电位器结构和工作原理：线绕电位器式传感器的工作原理，可由图2—1来说明。若线绕电位器的绕线截面积均匀，则R变化均匀(线性)。图2—1中的为工作电压，为负载电阻两端的输出电压，x为线绕电位

3、器电刷移动的长度、L为其总长度，对应于电刷移动量x的电阻值为。10/5/20215中国地质大学（汉）传感器讲义图2-1绕线式工作原理图10/5/20216中国地质大学（汉）传感器讲义若电位器为空载()时，根据分压原理得：而对应的电阻变化为：（2-1）（2-2）将式（2-2）代入式（2-1）得：（2-3）10/5/20217中国地质大学（汉）传感器讲义式中：、分别为线绕的电阻和带电压灵敏度，它们分别表明电刷单位位移所能引起的输出电阻和输出电压的变化量。、均为常数。上述分析表明．改变测量电阻值所引起输出电压的的变化为线性变化。图2—1表示了电位器的工作原理：电刷相对于电阻阻元件的运动可以是直线运

4、动、转动和螺旋运动，因而可以将直线位移或角位移转换为与其成一定函数关系的电阻或电压输出。它除了用于线位移和角位移测量外，还用于测量压力、加速度等物理量。10/5/20218中国地质大学（汉）传感器讲义优点：电位器式传感器结构简单，价格低廉，性能稳定，对环境条件要求不高，输出信号大，并易实现函数关系的转换。缺点：但由于存在摩擦和分辨率有限，一般精度不够高，动态响应较差，适合于测量变化较缓慢的量。分辨率低、耐磨性差、寿命较短等。因此人们研制了一些性能优良的非线绕式电位器。每课一新传感器介绍近日，西门子的科研工作者们成功研制出一种全新构造的微型芯片传感器，它可以辨别气体与其味道。10/5/2021

5、9中国地质大学（汉）传感器讲义据称，此种微型芯片将被应用与多种领域，例如检测空气中臭氧含量，监测火灾以及气体泄漏。此款芯片拥有体积小，成本低以及超低功耗等诸多优点，可以在100毫瓦至1毫瓦功率下保持运作。相信不久以后，此款芯片将嵌入多种便携设备为我们提供周到保护。10/5/202110中国地质大学（汉）传感器讲义碳膜电位器：是在绝缘骨架表面上喷涂一层均匀的电阻液．经烘干聚合后而制成电阻膜。金属膜电位器是在玻璃或胶木基体上，用高温蒸镀或电镀方法，涂覆一层金属膜而制成。用于制作金属膜的合金为锗铑、铂铜、铂铑、铂铑锰等。§2.2非线绕式电位器1、膜式电位器：膜式电位器通常有两种：一种是碳膜电位器．

6、另一种为金属膜电位器。10/5/202111中国地质大学（汉）传感器讲义2、导电塑料电位器：这种电位器由塑料粉及导电材料粉(合金、石墨、碳黑等)压制而成、它又被称为实心电位器。其优点是耐磨性较好、寿命较长、电刷允许的接触压力较大(几十至几百克)．3、光电电位器：上述几种电位器均是接触式电位器，共同的缺点是耐磨性较差、寿命较短，接触电阻对输出影响较大。光电电位器是一种非接触式电位器，它克服了了上述几种电位器的缺点。其结构如图2-2所示。10/5/202112中国地质大学（汉）传感器讲义1、光电导层2、基体3、薄膜电阻带、4、电刷的窄光束5、导电电极图2-2光电式电位器结构原理图10/5/202

7、113中国地质大学（汉）传感器讲义光电式电位器结构原理：其工作原理：在当电刷的窄光束4照射在此间隙上时，就相当于把电阻带3和导电电极5接通，在外电源E的作用下，负载电阻Rb上便有电压输出；而在无光束照射时，因其暗电阻极大可视为电阻带与导电电极之间断路，这样V输出电压随着光束位置移动而变化。光电电位器优缺点：耐磨性好,精度、分辨率高，寿命、可靠性好，阻值范围宽(5000一15M欧姆)等等；但是其结构较复杂，工作