电阻传感器ppt课件.ppt

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1、《传感器及工程测试技术》2021/7/281第二章电阻传感器本章介绍各种电阻式传感器的原理及应用，包括：应变效应、电阻应变片、非平衡电桥、压阻传感器、测温热电阻、气敏电阻、湿敏电阻、防爆传感器等。本段课件介绍第二章的第一节（电阻应变传感器）的内容。包括：应变片工作原理、应变片的种类、结构与粘贴、应变片的测量转换电路、应变效应的应用、荷重传感器、扭矩、压阻式固态压力传感器等。第一节电阻应变传感器导体或半导体材料在外界力的作用下，会产生机械变形，其电阻值也将随着发生变化，这种现象称为应变效应。电阻应变传感器主要由电阻应变片、弹性元件及测量

2、转换电桥电路等组成。介绍应变效应、应变片的基本原理和分类，非平衡电桥的特点、调零及温度补偿，荷重传感器、汽车衡、力矩传感器，压阻式固态压力传感器，投入式液位计等。应变原理演示金属丝受拉时，l变长、r变小，导致R变大。一、应变片的工作原理1－拉伸前2－拉伸后电阻丝受拉后，长度增加，直径变小，电阻变大。应变片的结构1－引出线2－覆盖层3－基底4－电阻丝l：应变片的工作基长，b：应变片基宽，b×l：应变片的有效使用面积。金属丝受拉后的电阻变化设有一长度为l、截面积为A、半径为r、电阻率为的金属单丝，它的电阻值R及相对变化可表示为当沿金属丝

3、的长度方向作用均匀拉力（或压力）时,上式中、r、l都将发生变化，从而导致电阻值R发生变化。当金属丝受拉时,l将增加、r变小，均导致R变大。应变片的电阻相对变化量与力的关系应变片中的电阻丝的电阻相对变化量R/R，与材料力学中的轴向应变x的关系在很大范围内是线性的，即x=F/(AE），设K为灵敏度，金属材料的面积为A，弹性模量为E，则R/R又可表示为设应变片牢固粘贴在被测试件上，与试件有相同的轴向应变及径向应变，应变片的灵敏度K、试件的横截面积A以及材料的弹性模量E均为已知，则只要设法测出应变片的ΔR/R值，即可获知试件受力Ｆ的

4、大小。依此原理，可用于测量拉力和物体的称重等。微应变（ε）对于不同的金属材料，K略有不同，一般为2左右。而对半导体材料而言，由于其感受到应变时，电阻率会产生很大的变化，所以灵敏度比金属材料大50~200倍。在材料力学中，x=l/l称为电阻丝的轴向应变，也称纵向应变。x通常很小。例如，当x为0.000001（10-6）时，在工程中常表示为1m/m或1微应变(1)。对金属材料而言，受力之后所产生的轴向应变最好不要大于110-3，即应小于1000m/m（1000），否则有可能超过材料的极限强度而导致非线性或断裂。应

5、变片的分类应变片可分为金属应变片及半导体应变片两大类。前者可分成金属丝式、箔式、薄膜式等。a）金属丝式b）金属箔式c）金属箔式外形d）半导体应变片1－电阻丝2－金属箔3－半导体4－基片5－引脚6－定位标记7－金丝金属丝式应变片的结构金属丝式与箔式应变片的区别金属丝式应变片蠕变较大，金属丝易脱胶，逐渐被箔式所取代。但金属丝式应变片价格便宜，多用于大批量、一次性试验。箔式应变片中的箔栅是金属箔通过光刻、腐蚀等工艺制成的。箔式应变片与片基的接触面积大得多，散热条件较好，在长时间测量时的蠕变较小，一致性较好，目前广泛用于电子秤等各种应变式传感

6、器中。焊接温度250℃半导体应变片以N型和P型硅为基底，利用扩散、外延和薄膜工艺制成的。主要优点是灵敏度比金属应变片高很多。缺点是：灵敏度的一致性差、温漂大、电阻与应变间非线性严重。在使用时，需采用半桥、全桥温度补偿及非线性补偿措施。某系列应变片主要性能指标上表中，哪几个型号是半导体应变片？依据是什么？应变片的粘贴1.检查通断。2.在选定贴应变片的位置划出十字线。3.再用细砂纸精磨（45度交叉纹）。4.用棉纱或脱脂棉花沾丙酮清洁结构表面，擦几遍后，不可再用手接触表面。5.用透明胶带将应变片与构件在引脚处临时固定，移动胶带位置使应变片

7、达到正确定位。6.在应变片的反面涂上一滴快干胶水，视应变片面积而定，胶水量不宜过多。7.将塑料薄膜盖在应变片上，用母指按压挤出多余胶水,按压时间一般1分钟，室温低时适当延长。8.为了使胶水可靠固化，可用电吹风微加热处理（注意距离和均匀）,用万用表测量应变片绝缘电阻值，应大于20MΩ9.将应变片引线焊接在接线片上，焊点要光滑牢固。引线不能绷紧，需形成弧线与接线片相连。10.将连接应变仪的导线焊接在接线片上（焊接时间尽量短）,把导线用绝缘胶带固定在构件上，再一次检查应变片质量11.在应变片周围涂上软硅胶(防潮、防损伤）。12.硅胶固化后,

8、应变片粘贴工作完毕。但要再次检查应变片的阻值和绝缘情况。13.固定：粘贴、焊接后，用胶布将引线和被测对象固定在一起，防止拉动引线和应变片。材料受拉应变的测量将应变片粘贴在受力的斜拉桥上的斜拉绳端部的圆柱上，测量每一根斜拉