实验力学关于电阻式传感器的类型和用途的调研.doc

关于电阻式传感器的类型和用途一、电阻式传感器 电阻应变式传感器是以电阻应变计为转换元件的电阻式传感器。由弹性敏感元件、电阻应变计、补偿电阻和外壳组成，可根据具体测量要求设计成多种结构形式。弹性敏感元件受到所测量的力而产生变形，并使附着其上的电阻应变计一起变形。电阻应变计再将变形转换为电阻值的变化，从而可以测量力、压力、扭矩、位移、加速度和温度等多种物理量。特点：精度高，测量范围广；使用寿命长，性能稳定可靠；结构简单，体积小，重量轻；频率响应较好，既可用于静态测量又可用于动态测量；价格低廉，品种多样，便于选择和大量使用。2、 按照测量物理量分类1、测力传感器测力传感器根据测量的对象不同, 习惯上又称为力传感器, 载荷传感器, 荷重传感器等。2、扭矩传感器 在扭矩测量中,电阻应变式扭矩传感器是最常用的一种,其弹性元件有圆轴,杆和板等多种形式. 圆轴式扭矩传感器的弹性元件感受扭转变形. 杆和板式扭矩传感器是将扭转变形转为弯曲变形, 其弹性元件感受弯曲变形。3、压力传感器 工程测试中的压力测量, 主要是指测量液体或气体在单位面积上作用的压力, 即液体或气体的压强。所以习惯上说的压力传感器,实际上是压强传感器.它不仅可以测量气体和流体的压力, 还可以用来制造测量高度、密度、速度等仪表。压力传感器按其结构形式可以分为膜片式、圆筒式和组合式等几种。4、位移传感器 电阻应变式位移传感器与测力传感器的原理相同,但要求不同。位移传感器弹性元件的要求是刚度小,弹性元件变形时,将对被测构件形成一个反力,影响被测构件的位移数值。位移传感器中与弹性元件相连接的触点直接感受被测的位移, 从而引起弹性元件的变形.为了保证测量精度, 触点的位移与应变计感受的应变之间应保持线性关系。位移传感器的弹性元件可以采用不同的形式,常用的是梁式和弹簧组合式。5、加速度传感器 电阻应变式加速度传感器通常由质量块,弹性元件和基座组成。测量时,将基座固定在被测对象上,当被测物体以加速度a 运动时, 质量块受到一个与加速度方向相反的惯性力,该惯性力使弹性元件产生变形，此时,安装在弹性元件上的应变计将感受粘贴处的应变,如果把应变计组成电桥则有电压输出。6、 热电阻传感器 热电阻是利用电阻与温度成一定函数关系的特性，由金属材料制成的感温元件。当被测温度变化时，导体的电阻随温度变化而变化，通过测量电阻值变化的大小而得出温度变化的情况及数值大小. 7、气敏电阻传感器是利用半导体气敏元件同气体接触，造成半导体性质变化，借此来检测待定气体的成分或者测量其浓度的传感器的总称。气敏传感器主要用于工业上天然气、煤气、石油化工等部门的易燃、易爆、有毒、有害气体的监测、预报和自动控制。8、湿敏电阻传感器湿敏电阻是利用湿敏材料吸收空气中的水分而导致本身电阻值发生变化这一原理而制成的。工业上流行的湿敏电阻主要有氯化锂湿敏电阻，有机高分子膜湿敏电阻。9、光敏电阻传感器光传感器是利用光敏元件将光信号转换为电信号的传感器，它的敏感波长在可见光波长附近，包括红外线波长和紫外线波长。光传感器不只局限于对光的探测，它还可以作为探测元件组成其他传感器，对许多非电量进行检测，只要将这些非电量转换为光信号的变化即可。三、按照构造元件分类（1）电位器式电阻式位移传感器： 电位器式传感器是一种把机械的、线位移或角位移，输入量转换为和它成一定函数关系的电阻或电压输出的传感元件，成一定函数关系的电阻或电压输出的传感元件。（2） 应变片式传感器： 应变片式传感器的工作原理是基于电阻应变效应，即在导体产生机械变形时，它的电阻值相应发生变化。（3） 压阻式传感器： 压阻式传感器用于压力、拉力、压力差和可以转变为力的变化的其他物理量(如液位、加速度、重量、应变、流量、真空度)的测量和控制。（4） 压电式传感器： 是利用某些特殊半导体材料在受到外力作用时, 随着几何形变同时产生内部极化, 从而产生电荷形成电场的这一特性来实现压力) ) ) 电信号的转换。但是实际应用过程当中由于压电式传感器的价格比较昂贵, 所以其应用受到了限制。（5） 拉压传感器： 又叫电阻应变式传感器，也是属于称重传感器的一种。拉压传感器是一种将物理信号转变为可测量的电信号输出的装置。被广泛的应用于工业称重系统、平台秤、电子秤、吊钩秤、配料秤等测力场合。拉压式传感器的分类：1、S式拉压传感器； 2、 Z柱式拉压传感器； 3、L型高精度拉压传感器； 4、U型拉压传感器； 5、ZT柱式拉压传感器； 6、ZX型轴销式拉压传感器； 7、B型拉板式拉压传感器； 8、D型拉压传感器； 9、X型悬臂式拉压传感器； 10、XS型销栓式拉压传感器； 11、XD型销钉式 （6）差动电阻式传感器： 差动电阻式传感器基于电阻丝变形与电阻变化率成正比的原理而工作,差动电阻式传感器种类有多种, 图1( a) 是一种电阻钢丝型差动电阻式传感器的实物照片, 图1( b)是该传感器的等效物理模型 1 . 四、电阻式传感器的应用 电阻式传感器与相应的测量电路组成的测力、测压、称重、测位移、加速度、扭矩等测量仪表是冶金、电力、交通、石化、商业、生物医学和国防等部门进行自动称重、过程检测和实现生产过程自动化不可缺少的工具之一。 下面是一些传感器在工程中的应用 5 结论 随着电子计算机技术及有限元计算方法的发展, 特别是光纤传感器的发展, 人们产生了一种认为电阻应变计技术已趋老化的误解。但应该指出的是由于材料科学和工艺技术的发展, 使得电阻式传感器的核心部分应变计的各项材料及工艺(主要是敏感栅和粘结剂材料) 得到了很大发展。特别是敏感栅薄膜和厚膜的采用使之能适应越来越广泛的需要。同时, 由于电阻应变计具有许多特点:(l) 应变输出线性好, 精度高;(2 ) 具有长期的稳定性, 耐久性好;(3 ) 价格低廉;(4 ) 体积小, 质量轻, 使用方便;(5 ) 适用