第3章电阻式传感器

1、广泛应用于各种衡器、应变测量广泛应用于各种衡器、应变测量各种电子秤各种电子秤电子天平电子天平高高精精度度电电子子汽汽车车衡衡动动态态电电子子秤秤机械式机械式机械秤机械秤包装机包装机吊秤吊秤遥遥动动遥遥控控吊吊秤秤液液压压叉叉车车秤秤应变仪应变仪特性：特性：1.1. 测量通道：测量通道：8 8通道通道，可多模块组合，可多模块组合2.2. 测量范围：测量范围：30000300003.3. 测量精度：测量精度：1.51.54.4. 扫描率高于扫描率高于1 1次次/ /秒秒5.5. 支持多种桥路接入方式：支持多种桥路接入方式：1/41/4桥、桥、半桥、全桥（半桥、全桥（4 4线、线、6 6线）线）6.

2、6. 应变片类型：应变片类型：1201201k1k7.7. 应变系数：应变系数：1.801.802.202.208.8. 采样率可设置为每通道采样率可设置为每通道1010次次/ /秒到秒到几天采集一次几天采集一次9.9. 实时显示当前数据和所设置的参数实时显示当前数据和所设置的参数10.10. 2 28MByte8MByte非易失性存储器，用于非易失性存储器，用于存储测量数据存储测量数据. .上海卢浦大桥通车应变试验上海卢浦大桥通车应变试验上海国际会议中心模型试验上海国际会议中心模型试验打桩船吊塔打桩船吊塔 强度试验强度试验电阻式应变传感器是电阻式应变传感器是测力测力与与应变应变的主要传感器，

3、测力的主要传感器，测力范围小到肌肉纤维（范围小到肌肉纤维（5 51010-5 -5N)N)，大到登月火箭，大到登月火箭(5 (510107 7N),N),精确度可到精确度可到 0.010.010.1%0.1%，有，有1010年以上的校准稳定性。年以上的校准稳定性。可用于应变力、压力、转矩、位移、加速度。据统计可用于应变力、压力、转矩、位移、加速度。据统计日本力传感器中应变片占日本力传感器中应变片占70%70%，美国占，美国占90%90%。电阻应变式传感器也是应用最广泛的传感器，传感器电阻应变式传感器也是应用最广泛的传感器，传感器的基本原理是将的基本原理是将被测的非电量转换成电阻值被测的非电量转

4、换成电阻值的变化，再的变化，再经转换电路变换成电量输出。经转换电路变换成电量输出。应变式传感器特征：应变式传感器特征： 主要优点，结构简单、精度高、范围大体积小。主要优点，结构简单、精度高、范围大体积小。 缺点，电阻、半导体会随温度变化。缺点，电阻、半导体会随温度变化。 有不同材料类型，金属应变片、半导体应变片；有不同材料类型，金属应变片、半导体应变片；金属丝式应变片结构金属丝式应变片结构金属箔式应变片结构金属箔式应变片结构1敏感元件 2、4基底 3引线应变片组成应变片组成 应变片结构应变片结构lRSRlSRlS2srsrll611 10/mm mm 单位 / (/r rl l 径向）（轴向）

5、在弹性范围内金属丝受拉时轴向在弹性范围内金属丝受拉时轴向应变和径向应变的关系，负号表应变和径向应变的关系，负号表示应变受力方向相反示应变受力方向相反RlSRlS12RR0/12R Rk/(12 ) 0/12k 12RR半导体电阻应变片00/12/,12RkkR 灵敏系数：lleeRR 1,iavEeN iavN电阻率 与载流子数和平均迁移率成反比2mN-11 =（4080）10/:0012100(12 )kEkE ，50,因此，:应变1121.67 10/EN m 物体在外力作用下而改变原来尺寸或形状的现象称为物体在外力作用下而改变原来尺寸或形状的现象称为变形变形，而当，而当外力去掉后物体又能

6、完全恢复其原来的尺寸和形状，这种变形称为外力去掉后物体又能完全恢复其原来的尺寸和形状，这种变形称为弹性变形弹性变形。具有弹性变形特性的物体称为弹性元件。具有弹性变形特性的物体称为弹性元件。 弹性元件在应变片测量技术中占有极其重要的地位。它首先把弹性元件在应变片测量技术中占有极其重要的地位。它首先把力力、力矩力矩或或压力压力变换成相应的变换成相应的应变或位移应变或位移，然后传递给粘贴在弹性元件，然后传递给粘贴在弹性元件上的应变片，通过应变片将力、力矩或压力转换成相应的电阻值。上的应变片，通过应变片将力、力矩或压力转换成相应的电阻值。弹性敏感元件及基本特性弹性敏感元件及基本特性常用弹性元件的结构和

7、特性常用弹性元件的结构和特性1. 刚度刚度 刚度是弹性元件受外力作用下变形大小的量度，其定义是刚度是弹性元件受外力作用下变形大小的量度，其定义是弹性元件单位变形下所需要的力弹性元件单位变形下所需要的力，用，用C C 表示，其数学表达式为表示，其数学表达式为 弹性敏感元件及基本特性弹性敏感元件及基本特性dxdFxFC lim式中式中: : F F 作用在弹性元件上的外力，单位为牛顿（作用在弹性元件上的外力，单位为牛顿（N N）；）； x x 弹性元件所产生的变形，单位为毫米（弹性元件所产生的变形，单位为毫米（mmmm）。）。 2. 灵敏度灵敏度 通常用刚度的倒数来表示弹性元件的特性，称为弹性元件

8、的通常用刚度的倒数来表示弹性元件的特性，称为弹性元件的灵敏度，一般用灵敏度，一般用S S 表示，其表达式为表示，其表达式为 弹性敏感元件及其基本特性弹性敏感元件及其基本特性 从上式可以看出，从上式可以看出，灵敏度是单位力作用下弹性元灵敏度是单位力作用下弹性元件产生变形的大小，件产生变形的大小，灵敏度大，表明弹性元件软，灵敏度大，表明弹性元件软，变形大。如果弹性特性是线性的，则灵敏度为一常变形大。如果弹性特性是线性的，则灵敏度为一常数，若弹性特性是非线性的，则灵敏度为一变量，数，若弹性特性是非线性的，则灵敏度为一变量，即表示此弹性元件在弹性变形范围内，各处由单位即表示此弹性元件在弹性变形范围内，

9、各处由单位力产生的变形大小是不同的力产生的变形大小是不同的.dFdxCS1OFA1230 x弹性特性曲线弹性特性曲线各种形式的金属各种形式的金属式电阻应变片式电阻应变片 金属式金属式电阻应变片常见的有电阻应变片常见的有丝式丝式、箔式箔式、薄膜型薄膜型 按材料分为按材料分为 体型体型 丝式、箔式丝式、箔式 金属式：金属式： 薄膜型薄膜型 半导体式：半导体式：体型体型、薄膜型、扩散型、外延型、薄膜型、扩散型、外延型、PNPN结型结型 按结构分：单片、双片、特殊形状按结构分：单片、双片、特殊形状 按使用环境：高温、低温、高压、磁场、水下按使用环境：高温、低温、高压、磁场、水下 金属丝式金属丝式 敏感

10、栅用敏感栅用0.025mm0.025mm金属丝（康铜、贵金属）；金属丝（康铜、贵金属）； 金属箔式金属箔式 通过光刻腐蚀工艺，照相制版作成金属薄栅，通过光刻腐蚀工艺，照相制版作成金属薄栅， 厚度在厚度在0.0030.0030.01mm0.01mm，敏感栅截面为矩形，敏感栅截面为矩形， 可通过大电流，工艺适于批量生产；可通过大电流，工艺适于批量生产； 金属薄膜型金属薄膜型采用真空技术，在基片上蒸镀金属薄膜，采用真空技术，在基片上蒸镀金属薄膜， 厚度为纳米级。厚度为纳米级。 半导体半导体式式：体型体型、薄膜型、扩散型、外延型、薄膜型、扩散型、外延型、PNPN结型结型体型半导体电阻应变片体型半导体电

11、阻应变片应变片的选择应变片的选择1.1.应变片类型的选择应变片类型的选择 根据应变测量的目的，被测试件的材料和应力状态、测量精根据应变测量的目的，被测试件的材料和应力状态、测量精度选择应变片的形式。度选择应变片的形式。 u对于测试点主应力方向已知的一维应对于测试点主应力方向已知的一维应力测量，选用单轴丝式或箔式应变片；力测量，选用单轴丝式或箔式应变片； u对于平面应变场主应力方向已知的对于平面应变场主应力方向已知的二维应变测量，可以使用直角应变花，二维应变测量，可以使用直角应变花，并使其中一条应变栅与主应力方向一并使其中一条应变栅与主应力方向一致致 u对于应变式传感器，应变片的形式主要对于应变

12、式传感器，应变片的形式主要取决于弹性元件。对柱式、梁式、环式等取决于弹性元件。对柱式、梁式、环式等弹性元件，它们工作时受拉弹性元件，它们工作时受拉/ /压应力或弯曲压应力或弯曲应力，所以应变片均采用单轴应变片；对应力，所以应变片均采用单轴应变片；对于轮辐式等利用剪应力测量的弹性元件，于轮辐式等利用剪应力测量的弹性元件，一般使用双轴一般使用双轴4545应变片。应变片。 u如果应力方向未知就必须使用三栅或四如果应力方向未知就必须使用三栅或四栅的应变花栅的应变花 2.2.材料的选择材料的选择 根据使用温度、时间、最大应变量、精根据使用温度、时间、最大应变量、精度等要求选择。度等要求选择。 3.3.阻

13、值的选择阻值的选择 国家标准中规定的常温应变片使用温度为国家标准中规定的常温应变片使用温度为-30-30+600+600，常，常温应变片一般采用康铜制造；由于基底材料和粘接剂的限制，温应变片一般采用康铜制造；由于基底材料和粘接剂的限制，目前目前200200250250的中温箔式电阻应变片一般都使用卡玛合金制的中温箔式电阻应变片一般都使用卡玛合金制作；工作温度大于作；工作温度大于350350的高温应变片需订做，常用金属基底，的高温应变片需订做，常用金属基底，使用时用点焊将应变片焊接在试件上。使用时用点焊将应变片焊接在试件上。 依据测量电路或依据测量电路或仪器选定应变片的仪器选定应变片的标称阻值。

14、如配用标称阻值。如配用电阻应变仪，常选电阻应变仪，常选用用120120阻值。阻值。4.4.尺寸的选择尺寸的选择 测量时为提高灵敏度，常用较高的供桥电压，由于测量时为提高灵敏度，常用较高的供桥电压，由于350350，500500等大阻值应变片具有通过电流小、自热引起的温升低、等大阻值应变片具有通过电流小、自热引起的温升低、持续工作时间长、动态测量信噪比高等优点，应用越来越广持续工作时间长、动态测量信噪比高等优点，应用越来越广 按照试件表面粗糙度、应力分布状态、粘贴面积大小、应变按照试件表面粗糙度、应力分布状态、粘贴面积大小、应变波频率等选择尺寸。若被测试件材质均匀、应力梯度大，则选波频率等选择尺

15、寸。若被测试件材质均匀、应力梯度大，则选用栅长小的应变片；对材质不均匀而强度不等的材料用栅长小的应变片；对材质不均匀而强度不等的材料( (如混凝如混凝土土) )，或应力分布变化比较缓慢的构件，应选用栅长大的应变，或应力分布变化比较缓慢的构件，应选用栅长大的应变片；对于冲击载荷或高频动荷作用下的应变测量，还要考虑应片；对于冲击载荷或高频动荷作用下的应变测量，还要考虑应变片的动态响应特性。一般来说，应变片栅长越小，测量频率变片的动态响应特性。一般来说，应变片栅长越小，测量频率越高，越能正确反映出被测量点的真实应变。越高，越能正确反映出被测量点的真实应变。型号与名称型号与名称特点和用途特点和用途栅长

16、栅长栅宽栅宽/mmmm标称阻标称阻值值/基底尺寸基底尺寸/mmmmSZ- -5、10纸基应变片纸基应变片SZ- -100纸基应变片纸基应变片用于金属、混凝土用于金属、混凝土上应力分析上应力分析531005120106BH120- -02AA箔式应变片箔式应变片BH120- -05AA箔式应变片箔式应变片BH120- -1AA箔式应变片箔式应变片BH120- -3AA箔式应变片箔式应变片BH120- -5AA箔式应变片箔式应变片环氧基底，用于应环氧基底，用于应力分析力分析0.21.60.50.81.01.03.05.65.05.81202.43.02.42.43.22.66.83.69.04.0

17、BH350- -1AA箔式应变片箔式应变片BH350- -2AA箔式应变片箔式应变片BH350- -3AA箔式应变片箔式应变片环氧基底，用于传环氧基底，用于传感器感器1.04.82.02.43.03.03504.06.46.03.67.64.4BH350- -1HA箔式应变花箔式应变花BH350- -2HA箔式应变花箔式应变花BH350- -3HA箔式应变花箔式应变花环氧基底，用于传环氧基底，用于传感器，感器，45 52.02.83.03.15.02.33507.65.88.86.89.410.2BH350- -2BA箔式应变花箔式应变花BH350- -3BA箔式应变花箔式应变花环氧基底，用于

18、传环氧基底，用于传感器，感器，0 0/90/902.02.73.03.83507.66.19.27.2BX120- -02AA 箔式应变片箔式应变片BX120- -05AA 箔式应变片箔式应变片BX120- -1AA 箔式应变片箔式应变片酚醛酚醛- -缩醛基底，用缩醛基底，用于应力分析于应力分析0.21.00.50.81.01.01202.42.42.42.43.22.6 应变片温度误差。 电阻丝阻值与温度关系：电阻丝阻值与温度关系：0001tttRRtRRt 环境温度变化t时，电阻丝的电阻变化为100tttRRRRt式中：式中：R R0 0是温度为是温度为t t0 0时的金属丝电阻值；时的金

19、属丝电阻值；是是20tgsRR kt 因试件使应变片电阻产生附加形变造成的电阻变化温度变化t时引起总的电阻变化Rt1200ttttgsRRRRtR kt 式中： k 为应变片灵敏度; t电阻温度系数; s电阻丝膨胀系数; g试件膨胀系数.电阻丝阻值与温度关系：电阻丝阻值与温度关系：v 因环境温度改变引起的附加电阻变化与以下内容有关: 环境温度变化t； 应变片本身的性能参数_应变片灵敏度k ; 电阻丝温度系数t、膨胀系数s；试件参数g。0/ttgsRRtkt 0/tttgsRRttkk折合成应变量折合成应变量（温度变化引起）温度变化引起）tgsk g gt t，s s、g g 抵消抵消ttgst

20、tk013B4U =A(R R -RR )R R1 1- -应变片，应变片，R RB B- -补偿片，补偿片，如果如果R R1 1R R3 3=R=RB BR R4 4，电桥平衡时输出为零；，电桥平衡时输出为零；若若R R1 1、R RB B温度系数相同，当无应变而温度温度系数相同，当无应变而温度变化时变化时RR1 1 = R = RB B ，电桥平衡；，电桥平衡；当有应变时，当有应变时，R R1 1有增量有增量RR1 1，RR1 1 =R =R1 1k k0 0 ，补偿片无变化，补偿片无变化，RRB B = 0 = 0；电桥输出电桥输出 U U0 0 = A R= A R1 1R R3 3

21、= AR= AR1 1R R3 3 k k0 0 此时电桥的输出电压与温度无关此时电桥的输出电压与温度无关 直流电桥的平衡条件直流电桥的平衡条件 314231012341234()()RR RR RRUERRRRRRRR1423R RR R1234/RRRR电桥平衡时电桥平衡时 : : I I0 0 = 0 = 0 ，U U0 0 = 0 = 0 时时 要满足电桥平衡条件，必须有对比积相等，邻臂比相等要满足电桥平衡条件，必须有对比积相等，邻臂比相等当负载当负载RL（开路），电桥输出电压为（开路），电桥输出电压为 放大器的输入阻抗比桥路阻抗大的多，可视为开路。放大器的输入阻抗比桥路阻抗大的多，可

22、视为开路。 设设R R1 1为应变片，应变时为应变片，应变时R R1 1变化量为变化量为RR1 1，应变片阻值变化，应变片阻值变化, , 电桥失衡电桥失衡 U U0 000，不平衡输出电压为，不平衡输出电压为：311011234RRRUERRRRR 4311112143(/)(/)(1/) 1/RRRRERRRRRR 电压灵敏度电压灵敏度43110112143(/)(/)(1/) 1/RRRRUERRRRRR21unKEn 定义电桥输出定义电桥输出电压灵敏度电压灵敏度为为 10211RnUERn电桥输出电压可近似为电桥输出电压可近似为 电压灵敏度电压灵敏度11/RR，忽略分母中，忽略分母中由于

23、由于，设桥臂比，设桥臂比21/nRR考虑平衡条件考虑平衡条件2143/RRRR对于对于11RR电桥电压灵敏度电桥电压灵敏度大，电桥输出电压越大； 2. Ku与电桥电源E成正比，但供电受应变片允许功耗限制； 3. Ku是桥臂比n的函数，恰当选择桥臂比可提高电压灵敏度； 显然 n=1、R1=R2、R3=R4 时Ku有最大值， 4. 单臂工作片的电桥输出电压及电压灵敏度分别为21unKEn2410(1)udKndnn104REUR4uEK01uRUKR等臂电桥等臂电桥n=1n=1时时112LRR 11011(/)(1/)(1)RRnUEnRRn 实际输出值为实际输出值为0011011/1/LUURR

24、UnRR 非线性误差非线性误差11RR11/RR，忽略了分母中忽略了分母中前面计算中设前面计算中设1111/1/212LRRRR将分母按幂级数展开，略去高阶量近似得到单桥非线性误差将分母按幂级数展开，略去高阶量近似得到单桥非线性误差 对金属电阻丝应变片，因灵敏系数对金属电阻丝应变片，因灵敏系数k k0 0主要由几何尺寸引起的，主要由几何尺寸引起的，RR非常小，电桥非线性误差可以忽略。对于半导体应变片灵敏度非常小，电桥非线性误差可以忽略。对于半导体应变片灵敏度系数系数k k0 0主要由电阻率变化引起的，应变时主要由电阻率变化引起的，应变时RR1 1/R/R1 1 很大，非线性误很大，非线性误差不

25、能忽略。差不能忽略。例：金属应变片例：金属应变片 半导体应变片半导体应变片6%L0130k 0.001/0.13R R11/ 2LRR /0.01R Rk02k 0.5%L0.005由式由式 可见可见, ,非线性误差与非线性误差与RR1 1/R/R1 1成正比成正比 实际电路中非线性误差总是存在的，实际电路中非线性误差总是存在的，为减小非线性误差常采用差动电桥。为减小非线性误差常采用差动电桥。 在试件上安装两个工作片，一个受拉、在试件上安装两个工作片，一个受拉、一个受压，分别接在电桥的相邻两个臂。一个受压，分别接在电桥的相邻两个臂。3110112234RRRUERRRRRR 当有作用力当有作用

26、力F F时电桥的输出电压为时电桥的输出电压为2uEKq 半桥电压灵敏度为：半桥电压灵敏度为： 半桥电路讨论：半桥电路讨论： 1. 输出电压U0 与R/R呈线性关系，无非线性误差； 2. 半桥电路（两个工作片）的电压灵敏度Ku是单臂电桥的两倍； 3. 同时电路具有温度补偿作用。02ERUR电桥输出：电桥输出： 12RRR 按等臂电桥初始条件：按等臂电桥初始条件： 同时同时 1234RRRRR3110112234RRRUERRRRRRr 全桥：将电桥四个桥臂按照全桥：将电桥四个桥臂按照 对臂同性对臂同性、邻臂异性邻臂异性原则连接原则连接 四个工作片四个工作片RR1 1=R=R2 2=R=R3 3=

27、R=R4 4101RUER 全桥电压输出为全桥电压输出为 uKE 全桥电压灵敏度为全桥电压灵敏度为 全桥输出电压灵敏度是单桥的全桥输出电压灵敏度是单桥的4 4倍倍 没有非线性误差。没有非线性误差。142301234()()Z ZZ ZUUZZZZ1234ZZZZ、式中：式中：x电抗、r电阻、Z复数的模、幅角用指数形式代入得到交流电桥平衡条件，需满足两个方程式： 对臂复数的模积相等，幅角之和相等。1423| |ZZZZ142314230Z ZZ Z1234/ZZZZ&jZrjxZ e1234ZZZZ1Z已知已知 忽略分母项忽略分母项交流交流半桥半桥输出：输出： 10114ZUUZ&10112ZU

28、UZ& 交流交流单桥单桥输出：输出： 11111RZj RC11211(1)RZj RC其中其中, Z1=R1 / XC143110112143(/) (/)(1/) (1/)ZZZZUUZZZZZZ &交流电桥输出：交流电桥输出：012ZUUZ&1423R RR R2211R CR C11ZZZ 22ZZZ 022222211212R UCUUjRR CRR C022222211212R UCUUjRR CRR C10114ZUUZ04URUR1RZj R C1423R RR R2211R CRC 交流电桥交流电桥，测测20-200Hz20-200Hz应变力，输出调应变力，输出调 幅调制波；

29、幅调制波； 振荡器振荡器，产生产生400-2000Hz400-2000Hz等幅正弦波提等幅正弦波提 供电桥电压和相敏检波器参考电压；供电桥电压和相敏检波器参考电压； 差动放大器，差动放大器，将电桥输出信号放大将电桥输出信号放大, ,调幅调幅 波的负应变信号反向输出波的负应变信号反向输出; ; 相敏检波器相敏检波器，如果应变有拉和压应变，如果应变有拉和压应变， 可通过相敏检波电路区分双向信号；可通过相敏检波电路区分双向信号； 低通滤波器低通滤波器去掉高频保留低频应变信号去掉高频保留低频应变信号, , 还原被检测的信号。还原被检测的信号。 相移器相移器，相敏检波器的参考信号与被测相敏检波器的参考信

30、号与被测 信号有严格的相位关系信号有严格的相位关系, ,相敏检波电路要相敏检波电路要 求求相位可调，由相移电路完成。相位可调，由相移电路完成。 相相 移移 桥梁固有频率测量电路桥梁固有频率测量电路频率计频率计 lFlESE F=100103N 量程量程 BLR-1BLR-1型测拉力、型测拉力、BHRBHR型测荷重传感器型测荷重传感器, ,火箭发动机实验台架都采用空心圆柱结构。火箭发动机实验台架都采用空心圆柱结构。012RUER v 等截面梁等截面梁 悬臂梁的横截面积处处相等，所以称等截面梁。悬臂梁的横截面积处处相等，所以称等截面梁。 当外力当外力F F作用在梁的自由端时，固定端产生的应变最大，

31、作用在梁的自由端时，固定端产生的应变最大， 粘贴在应变片处的应变为：粘贴在应变片处的应变为：026Flbh E0l 等截面等截面梁、梁、v 等截面梁等截面梁26Flbh El各各种种形形式式梁梁各种平行双孔梁各种平行双孔梁称重测力传感器称重测力传感器 剪切梁式剪切梁式 测扭矩力测扭矩力电子台秤电子台秤22223(1)(3)8rprxEh22223(1)()8tprxEhR1 R20.58 R3 R422223(1)(3 )8rprxEh22maxmax23 (1)8rtprEh22minmax23 (1)24rrprEh/ 3 0.58x rrR1 R20.58R3 R422223(1)()8

32、tprxEhR1 R20.58R3 R4壳体壳体机座机座aFR1R2m充满硅油 Fma2266FLmLaEbhEbh26mLEbh梁确定后为常数a测量系统测量系统 P 高压腔高压腔空气空气硅膜片硅膜片低压腔低压腔硅杯硅杯 MPX压力传感器引脚与封装、输出特性压力传感器引脚与封装、输出特性MPX4100A压力传感器检测电路原理 压力传感器/变送器基础知识一、压力的基本概念一、压力的基本概念 1 1、压强（、压强（Pressure)Pressure)与压力（与压力（PressurePressure，force)force)：2 2、压强与压力（、压强与压力（Pressure)Pressure)的单

33、位：的单位： 压强：帕斯卡（压强：帕斯卡（PaPa），压力：牛顿（），压力：牛顿（N N）。）。3 3、区分客户所说压力与压强。、区分客户所说压力与压强。4 4、单位换算：、单位换算： 1bar=1.01bar=1.0 10105 5Pa=100kPa=14.7PSI=0.1MPa=760mmHg=10mHPa=100kPa=14.7PSI=0.1MPa=760mmHg=10mH2 2O O 1PSI=6.89KPa,1 1PSI=6.89KPa,1公斤压力公斤压力=0.98=0.98 10105 5Pa=1Pa=1千克力千克力/ /厘米厘米2 2 1inch1inchH H2 2O=250P

34、aO=250Pa 压力传感器/变送器基础知识二、二、压力类型压力类型1 1、绝压（、绝压（Absolute,A),Absolute,A),以真空为标准以真空为标准2 2、表压（、表压（Guage,GGuage,G) )，以当地大气压为标准。，以当地大气压为标准。3 3、差压（、差压（Differential,D)Differential,D)，测试两端压力差值。，测试两端压力差值。4 4、密封表压（、密封表压（Vent Guage,VGVent Guage,VG) )，以标准的大气压为标准。，以标准的大气压为标准。 压力传感器/变送器三、压力芯片、压力芯体、压力敏感元件三、压力芯片、压力芯体、

35、压力敏感元件 压力芯片通过压力芯片通过MENSMENS工艺，在硅片上形成工艺，在硅片上形成4 4个可变电阻。个可变电阻。 压力传感器/变送器 测试气压的压力芯体、压力敏感元件测试气压的压力芯体、压力敏感元件 1 1、表贴封装、表贴封装 2 2、双列直插式封装、双列直插式封装 3 3、TO-8TO-8封装封装123压力传感器/变送器主要应用场合：主要应用场合： 航天航空军工场合，例如：风洞压力测试、涡轮机、航天航空军工场合，例如：风洞压力测试、涡轮机、 叶轮机压力测试，钻井压力测试、高温、低温压力测试叶轮机压力测试，钻井压力测试、高温、低温压力测试4 4、不锈钢封装（测试液压和气压）、不锈钢封装

36、（测试液压和气压）多功能校验仪多功能校验仪 MC5- - -现场应用（现场应用（1） 电阻式电阻式传感器的基本原理，转换电路。了解不同电传感器的基本原理，转换电路。了解不同电阻式传感器的结阻式传感器的结 构、性能、灵敏度差别，分别使用构、性能、灵敏度差别，分别使用在哪些场合；如何通过电阻式传感在哪些场合；如何通过电阻式传感 器测量力、压力、器测量力、压力、位移、应变、加速度等非电量参数；位移、应变、加速度等非电量参数； 金属箔式应变片：直流单臂、半桥、全桥比较；金属箔式应变片：直流单臂、半桥、全桥比较； 应用测量电路，交流全桥应用测量电路，交流全桥, ,相移器、相敏检波器、相移器、相敏检波器、

37、电阻应变仪，电子电阻应变仪，电子 秤。秤。 应变片应变片金属丝拉长，电阻增加，反之减少。金属丝拉长，电阻增加，反之减少。 电桥电路电桥电路平衡条件：平衡条件：R R1 1R R4 4=R=R2 2R R3 3； 用途：求未知电阻值，记录电阻变化率、温度补偿；用途：求未知电阻值，记录电阻变化率、温度补偿； 欧姆定律、基尔霍夫定律：计算电路电压、电流。欧姆定律、基尔霍夫定律：计算电路电压、电流。 应变（力传感器）应变（力传感器）贴在试件上（弹性元件）的应变片贴在试件上（弹性元件）的应变片 的电阻变化率与应变成比例。的电阻变化率与应变成比例。 半导体压力传感器可获得比金属大半导体压力传感器可获得比金属大100倍以上的电阻变倍以上的电阻变 化。化。 利用应变的传感器有荷重、压力、形变、粘度传感器。利用应变的传感器有荷重、压力、形变、粘度传感器。课外作业课外作业1 1、什么是金属应变效应？什么是压阻效应？什么是横向效应？金属应变片、什么是金属应变效应？什么是压阻效应？什么是横向效应？金属应变片产品灵敏系数称产品