第3章电阻传感器2011.pptVIP

第三章 电阻式传感器（resistance sensor ）;本章主要内容 常用电阻式传感器介绍 电阻应变传感器 热电阻传感器 气敏电阻传感器;本章重点 电阻应变传感器工作原理 电阻应变传感器的直流电桥转换电路原理 热电阻测量电路 热敏电阻和气敏电阻的典型应用电路;本章对应的实验内容 基本实验（必做）： 三种桥路的电阻应变传感器特性测试实验 设计性实验（选作）： 基于直流电桥的应变电阻电子秤设计制作 基于热敏电阻的温度报警电路设计制作 基于气敏电阻的气体报警电路设计制作;§3.1常用电阻式传感器介绍;§3.2 电阻应变式传感器（strain sensor ） ;2. 电阻应变效应原理（strain principle）-以金属丝为例;3.2.2 应变片种类（Strain film types）;图 金属丝式应变片制作示意图;2．箔式;优点： 其灵敏系数很高(约为丝式和箔式的50倍) ，机械滞后小、横向效应小，体积小等。动态测量中广泛采用。 缺点： 电阻值及灵敏系数的温度稳定性差，测量较大的应变时非线性严重，灵敏系数的离散度较大等。 ; 电桥是将电阻、电感、电容等参数的变化变换为电压或电流输出的一种测量电路。优点：灵敏度高、测量范围宽、容易实现温度补偿。电桥根据电源的性质可分为直流电桥（DC bridge）和交流电桥（AC bridge ）两类。;2.直流电桥——不平衡测量;结论： 1.当电桥至少一个桥臂电阻发生变化，电桥才有输出电压—单臂电桥。 2.如果电桥两个桥臂电阻发生变化，且变化量相同，则必须满足：相邻两个桥臂电阻发生变化，且变化趋势相反；或者相对两个桥臂电阻变化，且变化趋势相同时，才能保证电桥有输出，且输出为单臂电桥的二倍—半桥。 3.如果电桥四个桥臂电阻同时变化，必须保证相邻两个桥臂电阻变化趋势相反，相对两个桥臂电阻变化趋势相同，才能保证电桥输出最大，且输出为单臂电桥的四倍——全桥。;1）.单臂电桥： ;2）.双臂电桥： ;3）.四臂电桥（全桥）： ; ; 应变效应的应用十分广泛。它可以测量应变应力、弯矩、扭矩、加速度、位移等物理量。 一 电阻应变片的应用种类 第一类：将应变片粘贴于某些弹性元件上，并将其接到测量转换电路上——应变式传感器。应变式传感器中，敏感元件一般为各种弹性元件，传感元件就是应变片，测量转换电路一般为桥路； ;应变片粘贴位置及测力原理演示;第二类：将应变片贴于被测试件上，然后将其接到应变仪上就可直接从应变仪上读取被测试件的应变量。 ;二 应变计型号命名规则 ;三 应变计选择 ; 1. 去污： 工具：手持砂轮，细纱布，浸有酒精纱布片或脱脂棉球。;?;4.焊接：工具：烙铁;应变片在悬臂梁上的粘贴及变形;案例：电子称;Date;作业1．什么是应变效应？什么是压阻效应？试说明金属应变片与半导体应变片的相同和不同之处。 作业2．有一吊车的拉力传感器如下图所示，电阻应变片R1、R2、R3、R4等截面轴上，已知R1-R4标称阻值为120Ω，桥路电压2V，物重m引起R1、R2变化增量为1.2Ω。请画出应变片电桥电路，计算出测得的输出电压和电桥输出灵敏度，R3、R4起什么作用？ ;§3.3 热电阻传感器（Thermal resistor sensor） ;§3.3.1 电阻温度效应观察 ;一 金属热电阻测温原理：大多数金属的电阻在温度升高1℃时，其阻值将增加0.4%-0.6%)。;二 金属热电阻材料：工业热电阻金属材料有铂、铜、镍等。 ;三 热电阻分度表（Thermal resistance indexing table）;1.普通型热电阻;2.铠装型热电阻;3.端面热电阻;§3.3.3 半导体热电阻（semiconductor thermal resistance）;三 热敏电阻分类 ;图 热敏电阻的外形、结构及符号;热敏电阻外形 ;国产热敏电阻的命名;电阻温度系数大，比金属热电阻高4～9倍，灵敏度很高。电阻率很大，可以制成极小的测温电阻元件，热惯性小，适于测量点温、表面温度及快速变化温度；阻值很大，其连接导线的电阻和接触电阻可以忽略，因此可应用于长达几千米的远距离温度测量；结构简单，使用寿命长，在应用过程中性能稳定。电阻的变化而带来的影响就极小了。;§3.3.4 热电阻测量线路;2. 三线制：应用中最常见的接法。如图，增加一根导线用以补偿连接导线的电阻引起的测量误差。三线制要求三根导线的材质、线径、长度一致且工作温度相同，使三根导线的电阻值相同，即RL1=RL2=RL3。通过导线L1、L2给热电阻施加激励电流I，测得电势V1、V2、V3。导线L3接入高输入阻抗电路，IL3=0。;3. 四线制：是热电阻测温理想的