【正文】 器 空載時(shí)： 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 （ 2） 測(cè)量時(shí)的負(fù)載效應(yīng) 電阻式傳感器 RReeR R R R RxLy0 2L x x???RL e0 ey Rx RRx 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 ey 0 x 電阻式傳感器 RxXLRx )??RmR L(,?Xeem X Xy01 ( 1 )? ??RRL ( 1 0 ~ 2 0)?河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 （ 3） 變阻器式傳感器的性能參數(shù) 1） 線性 (或曲線的一致性 )； 2） 分辨率； 3） 整個(gè)電阻值的偏差； 4） 移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)角度范圍； 5） 電阻溫度系數(shù)； 6） 壽命。ey / e0 e0 ey 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 x =L Rx = k1 類型包括：體型、薄膜型和擴(kuò)散型等三種。 電阻式傳感器 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 電阻式傳感器 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 （ 1）工作原理： 壓阻效應(yīng) 2． 壓阻式傳感器 (半導(dǎo)體應(yīng)變片 ) 半導(dǎo)體材料受到外力作用時(shí)，其 電阻率 發(fā)生變化引起電阻變化，這種現(xiàn)象稱為壓阻效應(yīng)。 電阻式傳感器 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 （ 7） 電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用：測(cè)力 電阻式傳感器 R3R5R2R6R1河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品 : 電阻式傳感器 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 ? 河南省科委科研項(xiàng)目：“ 帶傳感裝置骨外固定器 ” 案例： 骨應(yīng)力測(cè)量 電阻式傳感器 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 案例： 橋梁固有頻率測(cè)量 電阻式傳感器 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 案例： 電子秤 測(cè)量原理 將物品重量通過懸臂梁轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)變形，再通過電阻應(yīng)變片和測(cè)量電橋轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出。 7） 應(yīng)變片保護(hù)：用防潮劑覆蓋于應(yīng)變片上，防止 應(yīng)變片受潮脫落。 電阻式傳感器 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 5） 焊線：用電烙鐵將應(yīng)變片的引線焊接到導(dǎo)線上。 3） 試件表面處理：貼片處用細(xì)紗紙交叉 45176。 2） 用惠斯頓電橋測(cè)量應(yīng)變片電阻值 大小。 tSR RR RR R ??????? )]([)()()( 21βαt ?????tRR ??? ? ?)( 1） 敏感柵材料電阻溫度系數(shù)的影響 tS(RR ???? ))( 21β ?? 2）試件材料和敏感柵材料線膨脹系數(shù)的影響 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 （ 5） 應(yīng)變片的測(cè)量電橋 043214231y ))(( ERRRRRRRRE????0E yE1R 2R 電阻式傳感器 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 043214231y ))(( ERRRRRRRRE????令： RR ?1R R R24??R R R3 ???0y ))(()( ERRRRRRRRRRE????????RRE ???40金屬電阻應(yīng)變片： 電 橋輸出電壓與應(yīng)變呈線性關(guān)系，由此可測(cè)量應(yīng)變。一般規(guī)定 25mA。 電阻式傳感器 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 （ 3） 應(yīng)變片的主要參數(shù) 5） 其它參數(shù)：如環(huán)境溫度、滯后、蠕變、零漂 以及疲勞壽命、橫向效應(yīng)等。 （ 1）工作原理： 電阻應(yīng)變效應(yīng) 1. 電阻應(yīng)變式傳感器 (金屬電阻應(yīng)變片 ) 電阻式傳感器 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 對(duì)上式求偏導(dǎo)數(shù) 代入 2/ rlR ?? ??金屬電阻絲的電阻為： 2rlAlR??? ????????????232 2 rlrrllrR ???)2(2???????? ???rrllrlR 電阻式傳感器 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 有： ?????? ???rrllRR 2 電阻式傳感器 式中： ?? ?ll—— 軸向相對(duì) 變形 (縱向應(yīng)變 )； ??? ??rr—— 徑向相對(duì) 變形 (體積不變 )； ELL?? ? ? ? ????—— 電阻率相對(duì)變化 。 金屬電阻絲的電阻為： AlρR ? 轉(zhuǎn)換原理： 將被測(cè)量變化轉(zhuǎn)換為電阻變化。 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 （ 4） 按工作原理分類 電阻應(yīng)變式傳感器 電容傳感器 磁電式傳感器 光電式傳感器 壓電式傳感器等 4. 傳感器的性能指標(biāo) 靈敏度、線性度、重復(fù)性、穩(wěn)定性、精確度、動(dòng)態(tài)特性、環(huán)境影響等。 概述 能量控制型： 先將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電參量 (電阻等 )，在 （無源） 外部輔助電源作用下才能輸出電信號(hào)， 并由被測(cè)量控制輸出電信號(hào)的變化。 （ 3） 按被測(cè)量與輸出電信號(hào)的轉(zhuǎn)換關(guān)系分類 能量轉(zhuǎn)換型： 直接將被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電信號(hào) (電壓等 )。 光： 亮度 ,色彩。 磁： 磁通 ,磁場(chǎng)。 概述 被測(cè)量 敏感元件 轉(zhuǎn)換元件 輔助電源 基本轉(zhuǎn)換電路 輸出信號(hào) 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 3. 傳感器的分類 （ 1） 按被測(cè)物理量分類 常見的被測(cè)物理量 機(jī)械量：長(zhǎng)度 ,厚度 ,位移 ,速度 ,加速度 , 旋轉(zhuǎn)角 ,轉(zhuǎn)速 ,質(zhì)量 ,重量 ,力 , 應(yīng)力 ,應(yīng)變 ,壓力 ,真空度 ,力矩 , 風(fēng)速 ,流速 ,流量。 現(xiàn)代信息技術(shù)的基礎(chǔ)有三個(gè)主要方面： ① 信息采集 —— 傳感器技術(shù) ② 信息傳輸 —— 通信技術(shù) ③ 信息處理 —— 計(jì)算機(jī)技術(shù) (包括軟件和硬件 ) 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 2. 傳感器的組成 傳感器由 敏感元件 、 轉(zhuǎn)換元件 和 基本轉(zhuǎn)換電路組成。 非電物理量 電信號(hào) 傳感器轉(zhuǎn)換后的信號(hào)大多為 電信號(hào) 。河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 第 2章 常用傳感器 本章學(xué)習(xí)要求： 1. 理解傳感器的定義 、 組成及分類； 2. 掌握常用傳感器原理 、 特點(diǎn)及應(yīng)用； 3. 了解傳感器的信號(hào)調(diào)理電路 。 測(cè)試技術(shù) 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 第 2章 常用傳感器 概述 1. 傳感器的定義 傳感器 (Transducer/Sensor)是能感受規(guī)定的被測(cè)量，并按照一定規(guī)律轉(zhuǎn)換成 可用信號(hào) (便于傳輸和處理 )的器件或裝置。因而從狹義上講，傳感器是把外界輸入的非電物理量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置。敏感元件直接感受被測(cè) 物理量 (力 )，并對(duì)被測(cè)量進(jìn)行轉(zhuǎn)換輸出 (應(yīng)變 )；轉(zhuǎn)換元件將敏感元件的輸出轉(zhuǎn)換成便于傳輸和測(cè)量的電參量 (電阻 )或電信號(hào)；轉(zhuǎn)換電路則對(duì) 轉(zhuǎn)換元件 輸出的信號(hào)進(jìn)行放大、阻抗匹配、運(yùn)算調(diào)制等，以便于接入后續(xù)儀表。 聲： 聲壓 ,噪聲。 溫度：溫度 ,熱量 ,比熱。 概述 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 位移傳感器 力傳感器 滑覺傳感器 壓力傳感器 流量傳感器 溫度傳感器等 （ 2） 按被測(cè)量的性質(zhì)分類 概述 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 能量轉(zhuǎn)換型和能量控制型兩大類。 （有源） 例如： 熱電偶傳感器，壓電式傳感器。 例如： 應(yīng)變式傳感器，電容式傳感器。 概述 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 能量控制型傳感器 第 2章 常用傳感器 上式中任何一個(gè)參數(shù)變化均會(huì)引起電阻變化。 電阻式傳感器 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 金屬電阻絲在外力作用下發(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。 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 故： ???? )21( L ERR ???電阻絲靈 敏系數(shù)： ?? RRS /0 ? 對(duì)于金屬電阻應(yīng)變片，在外力作用下電阻率基本不變 (不同于半導(dǎo)體應(yīng)變片 )： ??? )21( ??RR(由 實(shí)驗(yàn)確定 ) ~ ??? ?S 電阻式傳感器 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 應(yīng)變計(jì) （ 2）應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)及類型 ? 金屬應(yīng)變片按敏感柵的結(jié)構(gòu)可分為： 絲繞式 、 短接絲式 、 箔式 、 應(yīng)變花 。 1） 幾何尺寸：基長(zhǎng) 基寬 =l b30 10(mm2) 2） 電阻值：應(yīng)變片原始電阻值 (120Ω、 350Ω) 4） 允許電流：流過敏感柵的電流，使應(yīng)變片產(chǎn) 生溫升，影響測(cè)量精度。 3） 靈敏系數(shù)： 2/ ?? ?? RRS左右 )( 0SS ? 電阻式傳感器 河南科技大學(xué)機(jī)電學(xué)院 （ 4） 應(yīng)變片的溫度誤差 電阻式傳感器 由溫度變化引起的總的相對(duì)電阻增量為