3第二节-应变式传感器2(2006年-2003级)第三讲.pptVIP

六 应用 1. 弹性敏感元件 作用:把各种物理量转换成形变 例如 :温度,压力,加速度. 要求:变形能力大 性能要求: 弹性储能 强度 热稳定性 易加工 化学稳定性 弹性储能U (不发生永久形变的能力) 常用类型: 柱形 结构简单,承载能力大,抗偏心 柱环式 沿环周应力分布变化大,内外拉压 差动,灵敏度高 悬梁式 结构简单,贴片方便 小载荷,灵敏度高 轮辐式 结构复杂,线性好 精度高,抗偏心 2 粘贴方式 1）柱式传感器 在弹性力学中，轴向应变与横向应变的关系为： 根据： 当敏感元件相同时， ， 消去了相应的弯应力 对于4组8个应变计，采用同样方法： F 压力 弯力 2）轮辐式 3）膜片式 六：例题及实例 所以： 由于： 所以： 对于差动电桥： 七：压阻传感器 定义：材料受到应力后，其电阻率发生明显变化，这种现象称为压阻效应。 1、压阻系数 对于半导体等晶体 略去 由欧姆定律出发： 含义：使立方晶系电阻率发生变化的六种 外力: ①沿x、y、z轴方向应力T1，T2，T3使轴向电阻变化 ⑵使平面yz、zx、xy分别绕x、y、z轴剪切力T4，T5，T6分别对三个轴向电阻率变化有贡献 ∴ 2．实际应用 1）外加纵向应力，作用力与通电电流一致 I F 2)加横向力，作用力方向与通电电流方向垂直 F I 或 F 3) 实际 如图所示 4）X型硅压力传感器 对于硅材料 可见：N型比P型的 和 大 P型比N型的 大很多 如果：利用P型 可以获得较大的压电效应，上述可用的 在三个方向上都存在。 考虑公式： 选取电流方向 令 则： 可见： 在切向力的作用下，只要 分量存在，就在X方向上产生 如图所示 第二章总结 掌握传感器的一般的必备内容 1.对于特定的传感器 a.工作原理：电阻应变效应定义 压阻效应定义 b.工作原理利用了什么自然规律，定律，法则，效应 2.理论基础 物理表达，描述。关系，数学表达式 建立与被测量的关系 建立与测量有关的参量关系 物理关系 应变 压阻： 物理关系 U=RI 表达式（矩阵） 3.原理性结构与实际结构类型 4.特性 静态 动态 问题 限制 解决方法 5.必要参数 6.转换电路 7.补偿 8.基本应用 应用中要考虑的问题 9.扩展应用 解答：由公式 ∴ 应力=杨式模量·应变 π为压阻系数 i为电流密度 对于晶体π为各向异性，是个矩阵应力T可以在6个方向上施加. 半导体单晶硅矩阵形式： y T1 T3 T4 T5 T6 x T2 z T12 T31 T4 薄膜制作方法：真空蒸镀，溅射，CVD，刻蚀技术 如果只加 公式简化 例：求（110）晶面内的[1T0]晶向的纵向应用图 P型硅 N型硅 -6.6 -102.2 -1.1 53.4 133.1 -13.6 的单位： 或 （1dyn＝ ） 注意：电流方向脚标是2，而由压阻形成电流方向脚标为1 即： 1.电流方向和电场方向垂直 感受的是受剪切力时的压阻系数 时剪切力的分量表示 * * 五.温度误差及