電阻傳感器ppt課件(2)(已修改)
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【正文】 2022/5/30 1 第二章 電阻傳感器 本章學(xué)習(xí) 電阻式傳感器的原理及應(yīng)用，包括：電位器、電阻應(yīng)變片、測(cè)溫?zé)犭娮?、氣敏電阻及濕敏電阻?。 2022/5/30 2 第一節(jié) 電阻應(yīng)變式傳感器 導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外界力的作用下，會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形，其電阻值也將隨著發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)變效應(yīng)。 電阻應(yīng)變式傳感器主要由電阻應(yīng)變片及測(cè)量轉(zhuǎn)換電路等組成 。 2022/5/30 3 一、工作原理 應(yīng)變 片 的工作原理 2llRAr?? ???金屬絲受拉時(shí)， l變長(zhǎng)、 r變小，導(dǎo)致 R變大 。 2022/5/30 4 二、應(yīng)變片的工作原理 設(shè)有一長(zhǎng)度為 、 截面積為 A、 半徑為 r、 電阻率為 ?的金屬單絲 ， 它的電阻值 R可表示為 當(dāng)沿金屬絲的長(zhǎng)度方向作用均勻拉力 （ 或壓力 ）時(shí) ， 上式中 ?、 r、 l都將發(fā)生變化 ， 從而導(dǎo)致電阻值R發(fā)生變化 。 例如金屬絲受拉時(shí) ， l將變長(zhǎng) 、 r變小 ，均導(dǎo)致 R變大；又如 ， 某些半導(dǎo)體受拉時(shí) ， ?將變大， 導(dǎo)致 R變大 。 實(shí)驗(yàn)證明 ， 電阻絲及應(yīng)變片的電阻相對(duì)變化量 ?R ? R與材料力學(xué)中的軸向應(yīng)變 ?x的關(guān)系在很大范圍內(nèi)是線性的 ， 即 2llRAr?? ???? ? 2 1xR KR ?? ?K— 電阻應(yīng)變片的靈敏度 2022/5/30 5 微應(yīng)變 (με) 對(duì)于不同的金屬材料， K 略微不同，一般為 2左右。而對(duì)半導(dǎo)體材料而言，由于其感受到應(yīng)變時(shí)，電阻率 ? 會(huì)產(chǎn)生很大的變化，所以靈敏度比金屬材料大幾十倍。 在材料力學(xué)中 ， ?x =?/稱為電阻絲的軸向應(yīng)變 ， 也稱縱向應(yīng)變 ， 是量綱為 1的數(shù) 。 ? x通常很小 ， 常用 106表示之 。 例如 ， 當(dāng) ? x為 ， 在工程中常表示為1?106或 ?m/m。 在應(yīng)變測(cè)量中 ， 也常將之稱為微應(yīng)變(με)。 對(duì)金屬材料而言，當(dāng)它受力之后所產(chǎn)生的軸向應(yīng)變最好不要大于 1?103，即 1000?m/m，否則有可能超過材料的極限強(qiáng)度而導(dǎo)致斷裂。 2022/5/30 6 應(yīng)變片用于測(cè)量力 F的計(jì)算公式 由材料力學(xué)可知 ， ?x=F /（ AE） ， 所以 ?R /R又可表示為 如果應(yīng)變片的靈敏度 K 和試件的橫截面積 A以及彈性模量 Ｅ 均為已知，則只要設(shè)法測(cè)出 ?R /R的數(shù)值，即可獲知試件受力 Ｆ 的大小，例如可用于電子秤的稱重。 ? ? 2 2RF KR A E? ?2022/5/30 7 二、應(yīng)變片的種類與結(jié)構(gòu) 應(yīng)變片可分為金屬應(yīng)變片及半導(dǎo)體應(yīng)變片兩大類。前者可分成金屬絲式、箔式、薄膜式三種。目前箔式應(yīng)變片應(yīng)用較多。金屬絲式應(yīng)變片使用最早，有紙基、膠基之分。由于金屬絲式應(yīng)變片蠕變較大，金屬絲易脫膠，有逐漸被箔式所取代的趨勢(shì)。但其價(jià)格便宜，多用于應(yīng)變、應(yīng)力的大批量、一次性試驗(yàn)。 箔式應(yīng)變片中的箔柵是金屬箔通過光刻 、 腐蝕等工藝制成的 。 箔的材料多為電阻率高 、 熱穩(wěn)定性好的銅鎳合金 。 箔式應(yīng)變片與片基的接觸面積大得多 ， 散熱條件較好 ， 在長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量時(shí)的蠕變較小 ， 一致性較好 ， 適合于大批量生產(chǎn) 。 還可以對(duì)金屬箔式應(yīng)變片進(jìn)行適當(dāng)?shù)臒崽幚?， 使其線脹系數(shù) 、電阻溫度系數(shù)以及被粘貼的試件的線脹系數(shù)三者相互抵消 ，從而將溫度影響減小到最小的程度 ， 目前廣泛用于各種應(yīng)變式傳感器中 。 2022/5/30 8 箔式應(yīng)變片的外形 2022/5/30 9 半導(dǎo)體應(yīng)變片 及金屬絲式應(yīng)變片的結(jié)構(gòu) 半導(dǎo)體應(yīng)變片外形 金屬絲式應(yīng)變片的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 2022/5/30 10 應(yīng)變片主要性能指標(biāo)舉例 上表中，哪幾個(gè)型號(hào)是半導(dǎo)體應(yīng)變片？依據(jù)是什么？ 2022/5/30 11 應(yīng)變片的粘貼： 1. 去污：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。 2022/5/30 12 ：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 。 2022/5/30 13 ：從分開的端子處，預(yù)先用萬(wàn)用表測(cè)量應(yīng)變片的電阻，發(fā)現(xiàn)端子折斷和壞的應(yīng)變片。 2022/5/30 14 ： 將引線和端子用烙鐵焊接起來，注意不要把端子扯斷。 2022/5/30 15
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