第2章电阻式传感器.ppt

1、1、第二章电阻式传感器(重点)、2、第一节电阻应变片的工作原理和结构(重点)第二节电阻应变片的类型和材料第三节电阻应变片的主要特性第四节电阻应变片的测量电路(重点)第五节电阻应变片的温度误差和补偿第六节电阻应变片的应用， 本章主要内容电阻式传感器的基本原理：将以一定方式测得的变化转换为传感器电阻值的变化，并通过电路转换为电压或电流信号输出的一种传感器。 电阻式传感器的传感器元件有应变计、半导体膜片、电位计等。 由此分别制作了应变式传感器、压阻式传感器、电位计式传感器等。 5、2.1电阻应变片的工作原理和结构，一、电阻应变效应，一、概念导体或半导体材料因外力而机械变形时，其电阻值也相应变化，这种

2、物理现象称为电阻应变效应。 6、导体电阻，电阻的相对变化，材料的轴向线变形，值为常用单位(1=110-6mm/mm )； 导体被拉伸后的残奥表变化，7，上式的第一项是几何尺寸变化引起的，金属导体以此为主，第二项表示材料的电阻率的应变引起的变化，半导体材料以此为主。8、贝德斯明、金属线材的应变灵敏度系数(简称灵敏度系数)。 该公式表明金属材料电阻的相对变化与其线成正比。 这就是金属材料的抗应变效应。 2、金属材料的应变阻力效应、9、3、半导体材料的应变阻力效应、史密斯、半导体材料的应变灵敏度系数、10，综合这两者，导电丝材的应变阻力效应可以得到K0导电丝材的灵敏度系数。 11、典型应变计的结构和

3、组成(a )细丝式(b )箔式(c )半导体1传感器门2基座3引线4帽5粘接剂6电极，2、电阻应变计的基本结构，12、2.2、电阻应变计的类型和材料，根据应变计的质量，1 .金属电阻教材P37图2-3，一，电阻应变片的类型，13，2半导体应变片半导体应变片是利用半导体材料的压电电阻效应制作的纯电阻元件。 在一片半导体材料的某个轴方向上施加一定的负荷使其产生应力，其电阻率就会发生变化，这种物理现象被称为半导体的压阻效应。 14、电极、基底、传感器门、体型半导体应变计、半导体应变计有： (1)体型半导体应变计、电极、15、2 )薄膜型半导体应变计、扩散型半导体应变计、3 )扩散型半导体应变计；(2

4、)电阻温度系数小、电阻温度间的线性关系(3)机械强度高，轧制及焊接性能好，抗氧化、耐腐蚀性强，机械滞后微小，价格便宜。17、2、应变计基材、教材P46表2-6中常用的粘合剂及其性能。 3、导线材料、应变片的导线用于与外接导线连接。 通常取直径约0.1015mm的低电阻镀锡铜线，通过点焊焊接。 18、2.3电阻应变计的主要特性，一、静特性、静特性：应变计是指试验片的经时变化和感觉不到缓慢应变时的输出特性。 主要指标：锐敏系数、机械延迟、爬升、应变极限等。 灵敏度系数(k ) :应变片的轴向应变、K-应变片的灵敏度系数，k值通常从批量生产开始按每批进行采样，在规定的条件下通过实测确定应变片的标定，

5、也称为标定灵敏度系数。 20、2 .横向效应及横向效应系数(h ):(a )应变计传感器栅极的组成(b )横向效应、金属应变计的传感器栅极如图(a )所示。应变片的纵栅极和横栅极主要分别是敏感的x和y为图(b )、21，是双向应变比的双向应变灵敏度系数比。 总电阻相对变化是纵向感度系数，y0时表示单位轴方向变形x引起的电阻相对变化，横向感度系数x0时表示单位横向变形y引起的电阻相对变化在横向效应系数(h ) :(1)标定条件下，由上式可知，在单位应力、双向应变的情况下，横向应变总起到抵消纵向应变的作用。 23、(2)非标定条件下：相对误差：如果单向应力和应变计轴向一致，则24、短路式、短路式应

6、变计两端用直径比栅线直径大510倍的镀银线短路。 克服横向效应是优点，但制造工艺复杂。 25、利用金属箔式应变门、照相制版或光刻技术将厚度约0.0030.01mm的金属箔片材制成所需图案的传感器门，也称为应变花。 26，3 .机械延迟：是指粘贴在试验片上的应变计，在恒温条件下增加(加载)、减去(卸载)试验片应变的过程中，对应相同机械应变所指示的应变量(输出)之差。 应变仪的机械滞后特性，27，4 .蠕变和零漂移：蠕变：贴在试件上的应变仪是指恒温恒负荷条件下应变量随时向一个方向变化的特性。 零漂移：是指在测试片首次空载时应变计的显示值随时间变化的现象。 应变计的爬升和零漂移特性，28，5 .应变

7、极限，恒温条件下非线性误差达到10%时的真实应变值。 应变计的应变极限特性，29，2，动态特性，应变计的动态特性：应变计随时间变化感觉到应变时的响应特性。 (1)对正弦畸变波的响应、对正弦畸变波的应变计的响应是在其栅极长度l的范围内感觉到的应变量的平均值。 因此，响应波的振幅低于真正的应变波，产生误差。 30、栅极长度l范围xt(l/2 )内的平均应变为、动态应变测量相对误差：应变片中点xt的瞬时应变为、31、(2)对阶跃应变波的响应、32、2.4电阻应变片的测量电路(点电阻应变片：测量电路构成，能够进一步放大显示33、2 .应变桥臂访问的是应变时机，即应变桥。 (1)按电源：直流电桥和交流电桥(2)按动作方式：平衡电桥电路(零测定法)和不平衡电桥电路(偏差) (3)有电桥关系：相对于电源端对