第三章　电阻式传感器.pptVIP

六、电阻应变式传感器的应用 电阻应变式传感器的应用十分广泛，它除了可测应变外，还可测应力、压力、弯矩、扭矩、加速度、位移等物理量。电阻式传感器中的主要部件-----应变片在使用时有两种形式：一种是把应变片贴在某些弹性材料上，并将其接入特定的转换电路中，构成测量各种物理量的专用应变式传感器；另一种是把应变片直接粘贴在被测构件上，然后将其接到应变仪上，直接在应变仪上读取应变量。 1、测力传感器 应变式传感器的最大用武之地是称重和测力领域。这种测力传感器的结构由应变片、弹性元件和一些附件所组 成。视弹性元件结构形式(如柱形、筒形、环形、梁式、轮辐式等)和受载性质(如拉、压、弯曲和剪切等)的不同，有许多种类。 具体应用：电子皮带秤(P31) 2、位移传感器 当被测物体产生位移时，悬臂梁随之产生与位移相等的挠度，因面应变片产生相应的应变。在小挠度情况下，挠度与应变成正比。将应变片接入桥路，输出与位移成正比的电压信号。 具体应用：YW型应变式位移传感器 3、其它应变式传感器 通过质量块与弹性元件的作用，可将被测加速度转换成弹性应变，从而构成应变式加速度传感器。 又如通过弹性元件和扭矩应变片，可构成应变式扭矩传感器。 4、电阻应变式传感器实际测量电路 对于由应变片组成的测量电桥，通常其输出电压信号还是比较弱，不便于直接测量、处理，因此，还必须进一步放大。 电路中A1、A2、A3 运放组成串联差动放大器，放大倍数为： A4 构成为电压跟随器，通过调整正输入端电位器，从而调整A4 输出端电压，与A2 的输出相加，使压力传感器压力为零时，电路输出端电压也为零，即对电路进行调零。 七、常见的电阻应变式传感器 称重传感器 体重秤 计价、计数秤 电子秤 位移测量器 作业： 1、什么是电阻式传感器？该传感器可测量哪些非电量？ 2、什么是电阻应变效应？P38 3-2 3、何为直流电桥？若按桥臂工作方式不同，可分为哪几种？各自的输出电压ΔU及电桥灵敏度K如何计算？ 4、列举金属丝电阻应变片与半导体应变片的相同与不同之处。 §3.2 气敏与湿敏电阻传感器 气敏传感器是一种把气体中的特定成份检测出来，并将它转换成电信号的器件，以便提供有关待测气体的存在及其浓度大小的信息。湿敏传感器对湿度敏感，可以检测大气中水蒸汽含量。气、湿敏传感器都属于气体成分分析方面的传感器，机理相似。 一、气敏电阻传感器 1、气敏电阻传感器的基本概念 利用半导体气敏元件与被测气体接触后，造成半导体性质发生变化并引起阻值等发生变化，从而以此来检测待 定气体的成分或浓度的传感器的总称。 气敏传感器的总类很多，有半导体方式、接触燃烧方式、化学反应式、光干涉式、热传导方式和红外线吸收散射方式等，较常用的是半导体气敏电阻传感器，这里也仅介绍这一类气敏传感器。 2、工作原理 半导体气敏传感器气敏元件的工作原理涉及到材料的结构、化学吸附及化学反应，较为复杂。 半导体式气敏传感器中，以金属氧化物半导体材料制成的数量最多。金属氧化物半导体材料主要有SnO2系列、ZnO系列及Fe2O3系列。由于它们的添加物质不同，所以能 够检测不同成份的气体。主要用于检测低浓度的可燃性气体及毒性气体，如 CO、H2S、Cl2及C2H5OH(乙醇)、CH4(甲烷)等气体，其测量范围为10-3～10-6量级。 气敏元件工作时必须加热，其目的是：加速被测气体的吸附、脱出过程；烧去气敏元件的油垢或污物，起清洗作用；控制不同的加热温度，能对不同的被测气体具有选择作用。 气敏元件被加热到稳定状态后，被测气体接触元件的表面而被吸附后，元件的电阻会产生较大变化。 在洁净空气中，无待测气体时，气敏传感器通电后其阻值会急剧下降，过一段时间后又逐步上升到一稳定值， 这一段态称为“初始稳定状态”。达到初始稳定状态以后才能用于气体检测。 N型半导体气敏元件阻值变化曲线 N 型半导体气敏元件(SnO2、ZnO) 吸附上还原性气体 (氢、一氧化碳、碳氢化合物和酒精) 吸附上氧化性气体(如氧或NOx等) 电阻减小 电阻增大 P 型半导体气敏元件 吸附上还原性气体 吸附上氧化性气体 电阻减小 电阻增大 3、半导体气敏传感器的结构及符号 半导体气敏传感器的结构如图所示，它由塑料底座、电极引线、气敏元件、加热器、双层不锈网(防爆用)组成。 一般它的引线有6根，其中两个A和两个B各自相连后成为气敏元件的引线，f-f为加热器引线。 半导体气敏传感器符号表示 4、几种常用的半导体气敏传感器 UL-206----- 烟雾 UL-282----- 酒精 UL-281----- 一氧化碳 QM-N10-