传感器及其应用2

1、传感器 及其应用传感器 及其应用任课教师 盘元荣中等职业教育规划新教材中等职业教育规划新教材审定委员会审定第二章 应变式传感器【学习目标】1、掌握应变式传感器的一般工作原理以及各种形式的测量原理。2、了解应变式传感器的应用。一、应变式传感器的工作原理二、应变式传感器的测量电路三、应变式传感器的应用【作业】一 应变式传感器的工作原理应变式传感器的基本原理是将被测的非电量转化成电阻值的变化。1、金属应变式传感器2、半导体应变式传感器一 应变式传感器的工作原理1、金属应变式传感器金属应变式传感器的核心元件是金属应变片，可将应变变化转换成电阻值的变化。应用时，将应变片用粘接剂牢固地粘在被测试件的表面。

2、当试件受力时，应变片随着发生电阻值的变化。（1）应变片的结构和类型（2）金属应变片的工作原理一 应变式传感器的工作原理1、金属应变式传感器（1）应变片的结构和类型典型结构：由敏感栅、基底、覆盖层和引线等组成。类型：分为体型和薄膜型，体型又分为丝式和箔式。一 应变式传感器的工作原理1、金属应变式传感器（2）金属应变片的工作原理金属的应变效应：金属丝的电阻随着所受的机械形变（拉伸或压缩）的大小而发生相应变化的现象称为金属的应变效应。这就是金属应变片的工作原理。根据R= l/s （原始电阻），当电阻丝受到拉力作用时，l和s发生变化，所以R值就发生变化。应变片的灵敏度系数 K=R/R ，应变片的应变量

3、（轴向应变=l/l）。一 应变式传感器的工作原理2、半导体应变式传感器半导体应变式传感器的核心元件是半导体应变片。在受到力的作用时，半导体应变片电阻值会发生相应变化，可用于测量力，广泛用于自动衡器及力、速度等的测量。（1）半导体应变片的类型（2）半导体应变片的工作原理一 应变式传感器的工作原理2、半导体应变式传感器（1）半导体应变片的类型体型半导体应变片薄膜型半导体应变片扩散型半导体应变片一 应变式传感器的工作原理2、半导体应变式传感器(2)半导体应变片的工作原理压阻效应：固体受到应力时，其电阻率()将发生显著变化的现象。半导体应变片就是利用压阻效应来工作的。半导体应变片具有灵敏度高、体积小、

4、耗电省、有正负两种符号的应力效应等优点，缺点是受温度影响较大。一 应变式传感器的工作原理2、半导体应变式传感器(2)半导体应变片的工作原理半导体材料的灵敏度系数K主要受电阻率的变化引起，关系式表示为R/R=/=k ,压阻系数可表示为=()/ ，则有 R/R=E ，其中，为应变片的应力，E为弹性模量，为应变片的应变量。二 应变式传感器的测量由于应变片工作时其电阻值变化（R）的相对量较小（RR），普通的测量电路很难准确测量，因此，应变式传感器常用直流电桥和交流电桥电路来测量。1、电桥基本原理2、工作电桥类型3、电压灵敏度二 应变式传感器的测量二 应变式传感器的测量二 应变式传感器的测量二 应变式传

5、感器的测量方向不同，电桥输出电压为 二 应变式传感器的测量二 应变式传感器的测量三 应变式传感器的应用应变片的应用有两个方面：作为敏感元件，可直接用于被测试件的应变测量；作为转换元件，通过粘贴在弹性元件上构成传感器，可用于任何能转换成弹性元件应变的其他物理量的间接测量。1、金属应变式传感器的应用2、半导体应变式传感器的应用1、金属应变式传感器的应用（1）应变式压力传感器 力传感器：在工业中应用较多的一种传感器，其量程从几克到几百吨。力传感器的作用：各种电子称、材料试验测力，发动机的推力测试，水坝坝体承载状况的检测。力传感器弹性元件的类型：有柱式、梁氏、环式、轮辐式和悬臂梁式。三 应变式传感器的应用1、金属应变式传感器的应用（1）应变式压力传感器 悬臂梁式力传感器的特点：精度高、性能优良，采用弹性梁和应变片作转换元件。结构为：弹性元件一端固定，里作用在自由端，故称之为悬臂梁。三 应变式传感器的应用悬臂梁主要有等截面梁和等强度梁两种形式。等截面梁适用于测量500kg以下荷重，等强度梁对应变片粘贴在什么位置要求不高。1、金属应变式传感器的应用应变式加速度传感器组成：端部固定并有惯性质量块m的悬臂梁及贴在梁根部的应变片、基座及外壳等组成，是一种惯性式传感器。三 应变式传感器的应用2、半导体应变式传感器的应用1）压力测量结构: 由硅环、硅膜片组成。当