《自动检测技术(第3版)》马西秦第2章 电阻传感器.ppt

第二章 电阻式传感器; 自动测力或称重中应用最普遍的是电阻应变式传感器，应变式传感器有下列优点： 1.精确度，线性度好，灵敏度高 2.滞后和蠕变都较小，寿命高 3.容易与二次仪表相匹配实现自动检测 4.结构较简单，体积较小应用灵活 5.工作稳定、保养方便 应变式传感器除可用于测量力参数外，还可用于测量加速度，振幅等其他物理量。 ; 应变式传感器是利用金属的电阻应变效应，将被测量转换为电量输出的一种传感器。 一、电阻应变效应 当金属丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化。 取一根长度为L，截面积为S，电阻率为 的金属丝，未受力时其电阻R为 ; 当电阻丝受到拉力F作用时, 将伸长ΔL, 横截面积相应减小ΔA（取负号）, 电阻率将因晶格发生变形等因素而改变Δρ, 故引起电阻值相对变化量为; 由材料力学, 在弹性范围内, 金属丝受拉力时, 沿轴向伸长, 沿径向缩短, 那么轴向应变和径向应变的关系可表示为; 从上式中提出ε ，得;二、电阻应变片的结构; 用应变片测量时，将其贴在被测对象表面上。当被测对象受力变形时，应变片也随同变形，其电阻值发生相应变化，通过转换电路转换为电压或电流的变化。;2.半导体应变片;三、应变片的粘贴技术; 四、测量电路;等臂电桥 输出对称电桥 电源对称电桥; 1.直流电桥的电流输出 如果直流电桥带一个具有内阻Rg的负载,将输出电流Ig. 电流输出电路及其等效电路: ; 由等效电路可求得Ig、Ug的一般表达式:; 设R1为应变电阻，当电阻增加?R时，由Ig简化算式： ;2.直流电桥的电压输出;直流电桥实用电路----等臂电桥全桥工作电路; (二) 交流电桥;设正弦交流电源 ;（1）等臂电桥单臂应变情况下;(三) 电桥的线路补偿;（2）温度补偿;（3）弹性模量补偿; 五、电阻应变式传感器的应用;（二）压力传感器;（三）加速度传感器;（四）位移传感器;第二节 固态压阻式传感器 --------半导体传感器;设半导体材料的压阻系数为 ，材料受到的应力为σ， 有;压阻效应传感器的核心-----------硅膜片;二、压阻式压力传感器;三、压阻式加速度传感器; 四、压阻式传感器的应用;第三节 热电阻式温度传感器 ; （3）热容量小，反应速度快； （4）有较大的测量范围；－200～500℃； （5）在测量范围内具有高的物理和化学性质，价格较低。 （5）易于使用在自动测量和远距离测量中。; 目前我国规定工业用铂热电阻有R0=10Ω和R0=100Ω两种, 它们的分度号分别为Pt10和Pt100, 其中以Pt100为常用。 不同分度号有相应分度表, 即Rt-t 的关系表。 实际测量中, 只要测得热电阻的阻值Rt, 便可从分度表上查出对应的温度值。 ;铂热电阻Pt100分度表; （二）铜电阻 由于铂是贵重金属, 在一些测量精度要求不高且温度较低的场合, 可采用铜热电阻测温, 测量范围-50~+150℃。  铜热电阻在测量范围内电阻值与温度的关系:  α为铜热电阻的电阻温度系数，铜热电组的有两种分度号 Cu50(R0=50Ω)和Cu100（R100=100Ω）。 ; 铜热电阻线性好,测温范围小， 价格便宜, 易氧化, 不适宜在腐蚀性介质或高温下工作。 铂热电阻线性好，测温范围较大，价格昂贵，不宜氧化，在腐蚀性介质或较高温度下可以工作。;二、热敏电阻; 热敏电阻优点： 电阻温度系数大，灵敏度高，热惯性小，反应速度快，体积小，结构简单，使用方便，寿命长，易于远距离测量。 热敏电阻缺点：电阻随温度变化曲线为非线性，且同一型号电阻的产品特性参数有较大差别，难于互相代换。 ;（二）工业流量计;（三） 热 敏 电 阻 点 温 计; （四）热敏电阻热保护;（五） 热 敏 电 阻 液 位 传 感 器;（六）热敏电阻湿度传感器; 一、气敏电阻的工作原理 气敏电阻的材料是金属氧化物半导体, 当被气体吸附时这些材料的电阻率会发生变化，利用这个原理可以制成气敏元件和气敏传感器----通过电阻率变化监视气体浓度。 主要用于工业上天然