传感器与检测技术2(2).ppt

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1、上节回顾:1.检测技术的基本概念及方法2.传感器的发展3.传感器的分类和基本特性9/18/202111.4.2误差的表示方法绝对误差和修正值的量纲必须与示值量纲相同。绝对误差可表示测量值偏离实际值的程度，但不能表示测量的准确程度。（1）绝对误差Δ＝Ax－A0修正值CC=－Δ当Ax＞A0时，为正误差；反之为负误差。A0＝Ax+C9/18/20212（2）相对误差①实际相对误差②示值(标称)相对误差③满度（引用）相对误差9/18/202131.4.3准确度传感器和测量仪表的误差是以准确度表示的。准确

2、度常用最大引用误差来定义它表示传感器的最大相对误差为±S%。仪表引起的最大测量相对误差为如压力传感器的准确度等级分别为0.05、0.1、0.2、0.3、0.5、1.0、1.5、2.0等；我国电工仪表的准确度等级分别为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0。某0.1级压力传感器的量程为100MPa，测量50MPa压力时，传感器引起的最大相对误差为±0.2%。9/18/20214本节主要内容:9/18/20215第一节电阻应变式传感器9/18/20216一、工作原理应变片的工作原理金

3、属丝受拉时，l变长、r变小，导致R变大。9/18/20217二、应变片的工作原理设有一长度为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可表示为当沿金属丝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。例如金属丝受拉时，l将变长、r变小，均导致R变大；又如，某些半导体受拉时，将变大，导致R变大。实验证明，电阻丝及应变片的电阻相对变化量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K—电阻应变片的灵敏度9/18/202

4、18二、应变片的种类与结构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、薄膜式三种。目前箔式应变片应用较多。金属丝式应变片使用最早，有纸基、胶基之分。由于金属丝式应变片蠕变较大，金属丝易脱胶，有逐渐被箔式所取代的趋势。但其价格便宜，多用于应变、应力的大批量、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。箔的材料多为电阻率高、热稳定性好的铜镍合金。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，适合于大批量生产。还可

5、以对金属箔式应变片进行适当的热处理，使其线胀系数、电阻温度系数以及被粘贴的试件的线胀系数三者相互抵消，从而将温度影响减小到最小的程度，目前广泛用于各种应变式传感器中。9/18/20219箔式应变片的外形9/18/202110半导体应变片及金属丝式应变片的结构半导体应变片外形金属丝式应变片的内部结构9/18/202111应变片主要性能指标举例上表中，哪几个型号是半导体应变片？依据是什么？9/18/202112应变片的粘贴：1.去污：采用手持砂轮工具除去构件表面的油污、漆、锈斑等，并用细纱布交叉打磨

6、出细纹以增加粘贴力，用浸有酒精或丙酮的纱布片或脱脂棉球擦洗。9/18/2021132.贴片：在应变片的表面和处理过的粘贴表面上，各涂一层均匀的粘贴胶，用镊子将应变片放上去，并调好位置，然后盖上塑料薄膜，用手指揉和滚压，排出下面的气泡。9/18/2021143.测量：从分开的端子处，预先用万用表测量应变片的电阻，发现端子折断和坏的应变片。9/18/2021154.焊接：将引线和端子用烙铁焊接起来，注意不要把端子扯断。9/18/2021165.固定：焊接后用胶布将引线和被测对象固定在一起，防止损坏引

7、线和应变片。9/18/202117三、测量转换电路——不平衡电桥金属应变片的电阻变化范围很小，如果直接用欧姆表测量其电阻值的变化将十分困难，且误差很大。例如，有一金属箔式应变片，标称阻值R0为100，灵敏度K=2，粘贴在横截面积为9.8mm2的钢质圆柱体上，钢的弹性模量E=21011N/m2，所受拉力F=0.2t，受拉后应变片的阻值R的变化量仅为0.2，所以必须使用不平衡电桥来测量这一微小的变化量。下面分析该桥式测量转换电路是如何将R/R转换为输出电压Uo的。9/18/202118三、测

8、量转换电路——不平衡电桥9/18/202119电桥平衡的条件：R1/R2=R4/R3调节RP，最终可以使R1/R2=R4/R3（R1、R2是R1、R2并联RP后的等效电阻），电桥趋于平衡，Uo被预调到零位，这一过程称为调零。图中的R5是用于减小调节范围的限流电阻。9/18/202120单臂电桥全桥四臂工作方式的灵敏度最高，双臂半桥次之，单臂半桥灵敏度最低。9/18/202121双臂电桥R1、R2为应变片，R3、R4为固定电阻。应变片R1、R2感受到的应变1~2以及产生的电阻增量正负号