传感器及应用第2版 教学配套课件 王煜东 主编 电子课件 传感器及应用第2版 教学配套课件 王煜东 主编 电子课件 传感器第2章.pdfVIP

传感器及应用 第2章 要点： 1.各种传感器的位移转换原理、特性、基本测量电路 及延伸至的其他物理量的测量， 2.电桥电路的特性。 第2章 线性位移传感器及应用 位移是制造业中最常见的被测物理量之一。线性 位移是制造业中最常见的被测物理量之一。线性 位移传感器也是构成其他各种机械量传感器和流体压 位移传感器也是构成其他各种机械量传感器和流体压 力、液位传感器的基础。 力、液位传感器的基础。 ● 2.1 电阻式传感器 ● 2.1 电阻式传感器 ● 2.2 电容式传感器 ● 2.2 电容式传感器 主要内容： 主要内容： 1.应变式传感器的组成 1.应变式传感器的组成 5.电位器的位移转换原理 5.电位器的位移转换原理 6.电容式传感器的类型与特点 2. 电阻应变片的灵敏度 6.电容式传感器的类型与特点 2. 电阻应变片的灵敏度 7.电容式传感器的转换电路 3.电阻应变片的结构类型 7.电容式传感器的转换电路 3.电阻应变片的结构类型 4. 应变电桥的特性 4. 应变电桥的特性 2.1 电阻式传感器 2.1 电阻式传感器 2.1.1 应变式传感器 1.应变式传感器的组成 示例： 应变式角位移传感器 2. 电阻应变片的灵敏度 （1）金属电阻应变片的灵敏度 式中，K为应变灵敏度系数。由表2-1可以看出，金属应 变片K≈2。 （2）半导体的压阻效应与压阻系数 式中，E为半导体材料的弹性模量，π 为半导体材料的压 l 阻系数。半导体应变片又称压阻元件，其灵敏度K约为几十 甚至几百，远大于金属电阻的应变灵敏度。但其温度稳定 性远不如金属电阻应变片。 3. 电阻应变片的结构类型 （1）金属电阻应变片的结构类型 如图2-3所示，金属电阻应变片有丝式、箔式和薄膜式。 图a为其结构示意图，敏感栅粘贴在基底上，上面覆盖保 护层。基底有纸基和胶基两种。应变片的纵向尺寸为工作长 度，反映被测应变，其横向应变将造成测量误差。 图b为圆角丝栅，其横向应变会引起较大测量误 差，但耐疲劳性好，一般用于动态测量。 图c为直角丝栅，精度高，但耐疲劳性差，适用 于静态测量。 箔式电阻应变片的丝栅形状可与应力分布相 适应，制成各种专用应变片，如图d为应变式扭矩 传感器专用，图f为板式压力传感器专用。 箔式电阻应变片的电阻值分散度小，可做成任意 形状，易于大量生产，成本低，散热性好，允许通过 大的电流，灵敏度高，耐蠕变和耐漂移能力强。 薄膜应变片是采用真空镀膜技术在很薄的绝缘基 底上蒸镀金属电阻材料薄膜，再加上保护层形成的。 其优点是灵敏度高，允许通过大的电流。 （2）半导体应变片的结构类型 半导体应变片有体型、薄膜型和扩散型等型式。 扩散型半导体应变片是在硅片上用扩散技术制成4个 电阻并构成电桥，利用硅材料本身作为弹性敏感元 件，还可以把补偿电路和其他信号处理电路集成在一 起，构成集成力敏传感器。 体型半导体应变片结构示意图，1-基片， 2-条状半 导体， 3-引线。 表2-1 应变片主要技术参数 电阻值 最大工作电流 参数名称 工作尺寸/mm 灵敏度 /Ω