[工學(xué)]34-1電阻式傳感器(已修改)
2025-01-28 05:07 本頁面
【正文】 2022/2/13 1 電參數(shù)傳感器 被測參量變化轉(zhuǎn)換為 R、 L、 C變化的傳感器 2022/2/13 2 第 3章 應(yīng)變式 傳感器 把被測參量轉(zhuǎn)換為 電阻變化的傳感器 ?電位器式傳感器 ?應(yīng)變式傳感器 ?壓阻式傳感器 ?熱電阻式傳感器 ?光電阻傳感器 ☆ ☆ ☆ ☆ resistance 2022/2/13 3 電位器式傳感器 電位器式傳感器 電位器主要是把機(jī)械位移轉(zhuǎn)換為與其成一定函數(shù)關(guān)系的電阻或電壓的輸出。 基本工作原理 電位器式傳感器由電阻器和電刷組成，電刷觸點(diǎn)的移動導(dǎo)致輸出電阻的變化 。 電位器式傳感器 potentiometer + 2022/2/13 4 電位器的結(jié)構(gòu) 輸入 — 輸出特性 xLRR x ??xLURRUU xx ????L電位器觸點(diǎn)行程 x 電位器電刷位移 U 輸入電壓 Ux輸出電壓 Rx輸出電阻 2022/2/13 5 電位器傳感器的應(yīng)用 常用來測量位移、壓力、加速度等參量。 被測位移使測量軸沿 導(dǎo)軌軸向移動 時(shí)，帶動電刷在滑線電阻上產(chǎn)生相同的位移，從而改變電位器的輸出電阻。 電位器式位移傳感器的結(jié)構(gòu)圖 一、工作原理 二、基本結(jié)構(gòu) 三、應(yīng)變片特性 四、測量電路 五、 應(yīng)用 2022/2/13 6 溫度誤差及補(bǔ)償 直流電橋 非線性誤差及補(bǔ)償方法 交流電橋 ☆☆ ☆☆ 今日要點(diǎn) 7 帶著思考來學(xué)習(xí) Thinking ? 信息轉(zhuǎn)換機(jī)理是什么？ ? 傳感器特性影響的因素有哪些？ ? 測量電路有何不同？ 應(yīng)變式傳感器 2022/2/13 8 應(yīng)變式傳感器 一根金屬電阻絲在未受力時(shí) , 原始電阻值為 resistance lR A???一、工作原理 其中： ρ ——電阻絲的電阻率 。 l ——電阻絲的長度 。 A ——電阻絲的截面積。 導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料受到外界力作用時(shí) (拉力或壓力 )，產(chǎn)生機(jī)械形變，導(dǎo)致輸出電阻的變化。 2022/2/13 9 L r ΔL 當(dāng)電阻絲受到拉力 F作用時(shí) , 將伸長 ΔL, 橫截面積相應(yīng)減小 ΔA，電阻率將因晶格發(fā)生變形等因素而改變 Δρ， 故引起電阻值變化。 導(dǎo)體受拉力后的變化： F F Δr F ??dAdAldlRdR ???變化量 lRA???2022/2/13 10 ??dAdAldlRdR ???變化量為 ldl??其中： dl/l — 長度相對變化量 rdrAdA 2?設(shè)： r為電阻絲半徑， dA = 2πr dr 令： 圓形電阻絲 dA/A— 截面積相對變化量 則： 軸向應(yīng)變 徑向應(yīng)變 2022/2/13 11 ??? ???? ldlrdr 22d A d rAr ??? ? ?所以 由材料力學(xué)可知，在 彈性范圍 內(nèi)金屬絲受拉力時(shí)，沿軸向伸長 ,沿徑向縮短， 令 dl/l為金屬電阻絲的軸向應(yīng)變 ε，則 軸向應(yīng)變 和 徑向應(yīng)變 關(guān)系可由電阻絲的泊松比 μ表示。 2 ( 1 2 )d V d l d AV l A ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ?V A l??又因?yàn)? 體積應(yīng)變 2022/2/13 12 ??dAdAldlRdR ???由于 ?mK??對于金屬材料 : Km—— 金屬材料的 應(yīng)變靈敏系數(shù) ? ?//12m d R R dK ?????? ? ? ?實(shí)際上 對于金屬材料的應(yīng)變電阻以 結(jié)構(gòu)尺寸 變化為主 ???? dRdR ??? )21(???? d??? )21( 變形 → 應(yīng)變效應(yīng) ldl??電阻率 → 壓阻效應(yīng) 2022/2/13 13 ??dAdAldlRdR ???同樣 ?sK??對于半導(dǎo)體材料 : Ks—— 半導(dǎo)體材料的 應(yīng)變靈敏系數(shù) ? ?s / 12d R RKE ???? ? ? ?? ?12E? ? ? ?? ? ?對于半導(dǎo)體材料的應(yīng)變電阻以 電阻率 變化為主 實(shí)際上 ???? dRdR ??? )21( E : 材料的彈性模量 π :材料的壓阻系數(shù) 應(yīng)力 E????2022/2/13 14 半導(dǎo)體應(yīng)變片突出優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，比金屬絲式高 50～ 80倍，尺寸小橫向效應(yīng)小，動態(tài)響應(yīng)好。但它有溫度系數(shù)大，應(yīng)變時(shí)非線性比較嚴(yán)重等缺點(diǎn)。 電阻相對變化有兩部分引起 ： ? 幾何尺寸變化 (應(yīng)變效應(yīng) ) ? 電阻率發(fā)生的改變 (壓阻效應(yīng) ) 總 結(jié) 金屬材料 的應(yīng)變電阻以 結(jié)構(gòu)尺寸 變化為主 半導(dǎo)體材料 的應(yīng)變電阻以 電阻率 變化為主 2022/2/13 15 二、應(yīng)變片基本結(jié)構(gòu) 拉力 傳感器 壓力 傳感器 電阻應(yīng)變式傳感器 電阻應(yīng)變片結(jié)構(gòu)圖 引線 覆蓋層 基片電 阻 絲 式敏 感 柵lb引線 覆蓋層 基片 電阻絲式敏感柵 2022/2/13 16 敏感柵是應(yīng)變片的核心部分 ， 它粘貼在絕緣的基片上 , 其上再粘貼起保護(hù)作用的覆蓋層 , 兩端焊接引出導(dǎo)線 。 金屬電阻應(yīng)變片的敏感柵有三種： ? 金屬絲式應(yīng)變片 ? 箔式應(yīng)變片 ? 薄膜應(yīng)變片 2022/2/13 17 常見應(yīng)變片的 連接方式 2022/2/13 18 采用手持砂輪工具除去構(gòu)件表面的油污、漆、銹斑等，并用細(xì)紗布交叉打磨出細(xì)紋以增加粘貼力 ，用浸有酒精或丙酮的紗布片或脫脂棉球擦洗。 現(xiàn)場應(yīng)變片的粘貼 ： + 2022/2/13 19 在應(yīng)變片的表面和處理過的粘貼表面上，各涂一層均勻的粘貼膠 ，用鑷子將應(yīng)變片放上去，并調(diào)好位置，然后蓋上塑料薄膜，用手指揉和滾壓，排出下面的氣泡 。 現(xiàn)場應(yīng)變片的粘貼 ： 2022/2/13 20
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