這是一個(gè)關(guān)于電阻式傳感器應(yīng)用論文PPT，包括了電阻應(yīng)變片的工作原理及特性，測(cè)量電路及溫度補(bǔ)償，電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用，本章小結(jié)等內(nèi)容，第三 章電阻應(yīng)變式傳感器 1.掌握傳感器工作原理及性能 2.了解傳感器結(jié)構(gòu)、種類(lèi) 3.掌握測(cè)量電路及其補(bǔ)償方法 4.掌握應(yīng)變片的布置及接橋方式 5.了解傳感器的應(yīng)用 電阻式傳感器的基本原理：將被測(cè)物理量的變化轉(zhuǎn)換成電阻值的變化，再經(jīng)相應(yīng)的測(cè)量電路顯示或記錄被測(cè)量值的變化。其種類(lèi)繁多，應(yīng)用廣泛。按照其工作原理可分為：變阻器(電位器)式、電阻應(yīng)變式、固態(tài)壓阻式、熱敏電阻式、氣敏電阻式、磁敏電阻式等 電阻應(yīng)變式傳感器是基于測(cè)量物體受力變形所產(chǎn)生應(yīng)變的一種傳感器，最常用的傳感元件為電阻應(yīng)變片。 應(yīng)用范圍：用于位移、加速度、力、壓力、力矩等各種參數(shù)測(cè)量。 電阻應(yīng)變式傳感器特點(diǎn)： ①精度高，測(cè)量范圍廣； ②使用壽命長(zhǎng)，性能穩(wěn)定可靠； ③結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕； ④頻率響應(yīng)較好，既可用于靜態(tài)測(cè)量又可用于動(dòng)態(tài)測(cè)量； ⑤價(jià)格低廉，品種多樣，便于選擇和大量使用。 3.1 電阻應(yīng)變片的工作原理及特性 1、工作原理􀂾電阻應(yīng)變片的基本結(jié)構(gòu)： 􀂾電阻應(yīng)變片的工作原理 電阻應(yīng)變效應(yīng)是指金屬導(dǎo)體在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值隨著所受機(jī)械變形(伸長(zhǎng)或縮短)的變化而發(fā)生變化的現(xiàn)象。壓阻效應(yīng)：半導(dǎo)體材料在受到外力作用時(shí)，其電阻率ρ發(fā)生變化的現(xiàn)象。對(duì)金屬材料，電阻率幾乎不變： 定義：電阻絲的靈敏度系數(shù)S0——表示單位應(yīng)變所引起的電阻相對(duì)變化。電阻應(yīng)變片靈敏度系數(shù)S稱(chēng)為“標(biāo)稱(chēng)靈敏度系數(shù)”，由實(shí)驗(yàn)測(cè)定，歡迎點(diǎn)擊下載電阻式傳感器應(yīng)用論文PPT哦。

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第三 章電阻應(yīng)變式傳感器 1.掌握傳感器工作原理及性能 2.了解傳感器結(jié)構(gòu)、種類(lèi) 3.掌握測(cè)量電路及其補(bǔ)償方法 4.掌握應(yīng)變片的布置及接橋方式 5.了解傳感器的應(yīng)用 電阻式傳感器的基本原理：將被測(cè)物理量的變化轉(zhuǎn)換成電阻值的變化，再經(jīng)相應(yīng)的測(cè)量電路顯示或記錄被測(cè)量值的變化。其種類(lèi)繁多，應(yīng)用廣泛。 按照其工作原理可分為：變阻器(電位器)式、電阻應(yīng)變式、固態(tài)壓阻式、熱敏電阻式、氣敏電阻式、磁敏電阻式等 電阻應(yīng)變式傳感器是基于測(cè)量物體受力變形所產(chǎn)生應(yīng)變的一種傳感器，最常用的傳感元件為電阻應(yīng)變片。 應(yīng)用范圍：用于位移、加速度、力、壓力、力矩等各種參數(shù)測(cè)量。 電阻應(yīng)變式傳感器特點(diǎn)： ①精度高，測(cè)量范圍廣； ②使用壽命長(zhǎng)，性能穩(wěn)定可靠； ③結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，重量輕； ④頻率響應(yīng)較好，既可用于靜態(tài)測(cè)量又可用于動(dòng)態(tài)測(cè)量； ⑤價(jià)格低廉，品種多樣，便于選擇和大量使用。 3.1 電阻應(yīng)變片的工作原理及特性 1、工作原理􀂾電阻應(yīng)變片的基本結(jié)構(gòu)： 􀂾電阻應(yīng)變片的工作原理 電阻應(yīng)變效應(yīng)是指金屬導(dǎo)體在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值隨著所受機(jī)械變形(伸長(zhǎng)或縮短)的變化而發(fā)生變化的現(xiàn)象。 壓阻效應(yīng)：半導(dǎo)體材料在受到外力作用時(shí)，其電阻率ρ發(fā)生變化的現(xiàn)象。 對(duì)金屬材料，電阻率幾乎不變： 定義：電阻絲的靈敏度系數(shù)S0——表示單位應(yīng)變所引起的電阻相對(duì)變化。 電阻應(yīng)變片靈敏度系數(shù)S稱(chēng)為“標(biāo)稱(chēng)靈敏度系數(shù)”，由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。 分析： 應(yīng)變片的縱向形變與測(cè)量的形變方向一致； 但圓弧部分產(chǎn)生了一個(gè)負(fù)的電阻變化→降低了應(yīng)變片的靈敏度系數(shù); 必須采取措施減小橫向效應(yīng)的影響（改進(jìn)結(jié)構(gòu)等）。 2、電阻應(yīng)變片的種類(lèi)及材料電阻應(yīng)變片的種類(lèi)常用有絲式、箔式、半導(dǎo)體式和薄膜式應(yīng)變片等。 絲式應(yīng)變片：金屬電阻應(yīng)變片的典型結(jié)構(gòu)。將一根高電阻率金屬絲（φ0.025mm左右）繞成柵形，粘貼在絕緣的基片和覆蓋層之間并引出導(dǎo)線(xiàn)構(gòu)成。 絲式應(yīng)變片制作簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、成本低、易粘貼。分為絲繞式和短接式兩種。 絲繞式應(yīng)變片因圓弧部分參與變形，橫向效應(yīng)較大；短接式應(yīng)變片敏感柵平行排列，兩端用直徑比柵線(xiàn)直徑大5～10倍的鍍銀絲短接而成，其優(yōu)點(diǎn)是克服了橫向效應(yīng)。 箔式應(yīng)變片：利用照相制版或光刻技術(shù)，將厚約為0.003～0.01mm的金屬箔片制成敏感柵。 箔式應(yīng)變片優(yōu)點(diǎn): ①可制成多種復(fù)雜形狀、尺寸準(zhǔn)確的敏感柵，其柵長(zhǎng)最小可做到0.2mm，以適應(yīng)不同的測(cè)量要求； ②橫向效應(yīng)小； ③散熱條件好，允許電流大，提高了輸出靈敏度； ④蠕變和機(jī)械滯后小，疲勞壽命長(zhǎng)； ⑤生產(chǎn)效率高，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。金屬箔的材料常用康銅和鎳鉻合金等。 目前使用的應(yīng)變片大多是金屬箔式應(yīng)變片。 半導(dǎo)體應(yīng)變片：分為體型和擴(kuò)散型兩種。 由于半導(dǎo)體(如單晶硅)是各向異性材料，因此它的壓阻效應(yīng)不僅與摻雜濃度、溫度和材料類(lèi)型有關(guān)，還與晶向有關(guān)(即對(duì)晶體的不同方向上施加力時(shí)，其電阻的變化方式不同)。 半導(dǎo)體應(yīng)變片的特性（與金屬應(yīng)變片相比較)：優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高；機(jī)械滯后小、橫向效應(yīng)小、體積小、頻響高；易于集成化. 缺點(diǎn)：溫度穩(wěn)定性能差；靈敏度分散度大；較大應(yīng)力作用下，非線(xiàn)性誤差大；機(jī)械強(qiáng)度低. 薄膜應(yīng)變片：采用真空沉積或高頻濺射等方法，在絕緣基片上形成厚度在0.1mm以下的金屬電阻材料薄膜的敏感柵——厚度大約為箔式應(yīng)變片的十分之一以下。優(yōu)點(diǎn)： 應(yīng)變靈敏系數(shù)大，可靠性好，精度高，容易做成高阻抗的小型應(yīng)變片，無(wú)遲滯和蠕變現(xiàn)象，具有良好的耐熱性和沖擊性能等。用化學(xué)氣相淀積法制備薄膜，具有成膜溫度低、可靠性好、系統(tǒng)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。 薄膜應(yīng)變片是今后的發(fā)展趨勢(shì) 3、電阻應(yīng)變片的性能參數(shù)電阻值：應(yīng)變片原始阻值——標(biāo)準(zhǔn)化，120Ω常用幾何參數(shù)：敏感柵基長(zhǎng)L和寬度b，制造廠(chǎng)常用b×L表示。靈敏系數(shù)S：表示應(yīng)變片變換性能的重要參數(shù)。絕緣電阻：應(yīng)變片與試件間的阻值，越大越好。一般大于1010Ω。其它性能參數(shù)（允許電流、工作溫度、應(yīng)變極限、滯后、蠕變、零漂以及疲勞壽命、橫向靈敏度等）。 3.2 測(cè)量電路及溫度補(bǔ)償 電阻應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻的變化量，測(cè)量電路將電阻的變化再轉(zhuǎn)換為電壓或電流信號(hào)，最終實(shí)現(xiàn)被測(cè)量的測(cè)量。 1）測(cè)量電橋 電橋按其電源性質(zhì)的不同可 以分為直流電橋和交流電橋。 直流電橋只能測(cè)量電阻，而 交流電橋可用于測(cè)量電阻、 電感和電容的變化。 􀂾直流電橋的工作原理 實(shí)際使用中，為了簡(jiǎn)化橋路設(shè)計(jì)，同時(shí)也為了得到電橋的最大靈敏度，通常R1=R2=R3=R4=R0，即為等臂電橋. 直流電橋的聯(lián)接方式: 電橋的工作特性: 1）不同的接橋方式具有不同的電橋靈敏度，盡量采用半橋雙臂或全橋方式。 可以保證電橋的輸出U0與ΔR0/R0成正比；可以獲得最大的輸出，例如全橋接法其靈敏度就為半橋單臂接法的4倍。 2）電橋的和差特性 全橋接法：4橋臂均為工作應(yīng)變片 相鄰橋臂：應(yīng)變極性相同時(shí)，電橋輸出電壓與兩應(yīng)變差有關(guān)；應(yīng)變極性相反時(shí)，電橋輸出電壓與兩應(yīng)變和有關(guān)。 相對(duì)橋臂：輸出電壓與應(yīng)變的關(guān)系和相鄰橋臂正好相反。 電橋的和差特性的實(shí)際應(yīng)用： ①提高靈敏度——半橋雙臂或全橋聯(lián)接相對(duì)橋臂：應(yīng)變同極性 相鄰橋臂：應(yīng)變反極性 ②實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償—— 采用全橋或半橋雙臂的鄰臂結(jié)構(gòu)，要求處于同一溫度場(chǎng)，這樣溫度應(yīng)變是同極性，可以相互抵消。 ③消除非測(cè)量載荷的干擾影響 2、溫度誤差及其補(bǔ)償 相應(yīng)的虛假應(yīng)變輸出 電橋補(bǔ)償法優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、方便，在常溫下補(bǔ)償效果較好. 缺點(diǎn)：在溫度變化梯度較大的條件下，很難做到工作片與補(bǔ)償片處于溫度完全一致的情況，因而影響補(bǔ)償效果。 ② 應(yīng)變片的自補(bǔ)償法 粘貼在被測(cè)部位上的是一種特殊應(yīng)變片，當(dāng)溫度變化時(shí)，產(chǎn)生的附加應(yīng)變?yōu)榱慊蛳嗷サ窒�，這種應(yīng)變片稱(chēng)為溫度自補(bǔ)償應(yīng)變片。利用這種應(yīng)變片來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ǚQ(chēng)為應(yīng)變片自補(bǔ)償法。 a. 選擇式自補(bǔ)償應(yīng)變片 b. 雙金屬敏感柵自補(bǔ)償應(yīng)變片 ③熱敏電阻補(bǔ)償 3、應(yīng)變片的布置和接橋方式 利用適當(dāng)?shù)牟计�和組橋方式消除溫度變化和復(fù)合載荷作用的影響，獲得最大的輸出靈敏度。 1）應(yīng)變片應(yīng)布置在彈性元件產(chǎn)生應(yīng)變最大的位置，并沿主應(yīng)力方向貼片；貼片處的應(yīng)變盡量與外載荷呈線(xiàn)性關(guān)系（避開(kāi)非線(xiàn)性區(qū)），同時(shí)應(yīng)注意使該處不受非待測(cè)載荷的干擾影響。 2）根據(jù)電橋的和差特性，選擇適當(dāng)?shù)慕訕蚍绞剑�可以使輸出的靈敏度最大，同時(shí)又能排除非待測(cè)載荷的影響并進(jìn)行溫度補(bǔ)償。 柱式元件——盡可能消除偏心和彎矩的影響。 平面膜片——應(yīng)變節(jié)點(diǎn)膜片式壓力傳感器 BK-2S稱(chēng)重傳感器 BK－4輪輻式傳感器系列 AK-1型應(yīng)變式脈動(dòng)壓力傳感器容器內(nèi)液體重量（液位）傳感器 該傳感器有一根傳壓桿，上端安裝腰形筒微壓傳感器，下端安裝感壓膜，在三者空腔內(nèi)充滿(mǎn)傳壓介質(zhì)并密封。 由于空腔內(nèi)傳壓介質(zhì)的高度比被測(cè)溶液的高度高，因而腰形筒微壓傳感器處于負(fù)壓狀態(tài)。 為了提高測(cè)量的靈敏度，安裝了兩只性能完全相同的微壓傳感器。 溶液重量： 可見(jiàn)電橋輸出電壓與柱形容器內(nèi)感壓膜上面溶液重量成正比，當(dāng)傳感器安裝位置固定，電橋輸出電壓與容器內(nèi)儲(chǔ)存溶液重量成正比。應(yīng)變式加速度傳感器應(yīng)變式扭矩傳感器式中，M為扭矩；F為作用力（N）；l為作用距離（m） 本章小結(jié)概念:電阻應(yīng)變效應(yīng) 問(wèn)題1:說(shuō)明電阻應(yīng)變式傳感器的基本原理？問(wèn)題2:試簡(jiǎn)要說(shuō)明電阻應(yīng)變式傳感器的溫度誤差產(chǎn)生的原因，并說(shuō)明有哪幾種補(bǔ)償方法及其各自的特點(diǎn)。問(wèn)題3：闡述電阻式應(yīng)變式傳感器測(cè)量電路中單臂橋、差動(dòng)半橋、全橋的各自特點(diǎn)及輸出電壓與應(yīng)變的關(guān)系？fyO紅軟基地

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