传感器技术实用教程教学配套课件 吕勇军 第3章 力与压力测量传感器.pdfVIP

实用传感器技术教程 1 2013-6-17 第3章 力与压力测量传感器 3.1 电阻式压力传感器 1.2 3.2 压电式传感器 3.3 差动变压器式传感器 1.2 3.4 集成压力传感器 3.5 压磁式传感器 1.2 3.6 力与压力测量传感器性能比较 2013-6-17 2 本章要点 电阻式、压电式、差动变压器式、压磁式与集 成式压力传感器等压力测量传感器结构与工作 原理 压力测量传感器的特性参数、测量电路与温度 补偿方法 压力测量传感器性能及应用范围比较 压力测量传感器应用实例 2013-6-17 3 3.1 电阻式压力传感器 3.1.1金属电阻应变式传感器 金属电阻应变式传感器是利用应变效应原理制成的 一种测量微小机械变化量的传感器。它是由弹性元件 和电阻应变片构成。当弹性元件感受被测物理量时， 其表面产生应变，粘贴在弹性元件表面的电阻应变片 也产生应变，其阻值将随着弹性元件的应变而变化。 通过测量电阻应变片的电阻值，可以用来测量被测的 物理量。金属电阻应变传感器具有结构简单、测量精 度高、使用方便、动态性能好等特点，被广泛应用于 测量力、力矩、压力、加速度、重量等参数。 2013-6-17 4 1.1 传感器基本概念 1. 电阻应变片原理及主要特性 （1）工作原理 金属导体材料在受到外界力作用时，将产生机械变形， 机械变形会导致其电阻值变化，这种因形变而使其电阻 值发生变化的现象被称为“应变效应” 。 L 2r F 2(r r) L 图3-1金属电阻丝伸长后几何尺寸变化 2013-6-17 5 设有一根电阻丝，如图3-1所示，它在未受到外力作用时的初始 电阻为 L R  （3-1 ） S 式中， ρ—— 电阻丝的电阻率； L—— 电阻丝的长度； S—— 电阻丝的截面积。 2013-6-17 6 当电阻丝在外力F的作用下被拉伸(或压缩)，则其ρ、L、S均发 生变化，变化量分别为Δρ、ΔL、ΔS。几何尺寸的变化引起 电阻值的变化，电阻值相应变化为ΔR，其电阻的相对变化量 为 : R L S    (3-2) R L S