第三章传感器作业答案.ppt

1、电阻应变计---阻值随着应变发生变化的装置 有两种：金属电阻应变计、半导体电阻应变计 原理：金属电阻应变效应---金属导体受外力作用时发生 机械形变，导致其阻值大小发生变化的现象。 半导体的压阻效应----受应力作用时形变的晶格畸变引 起电阻率随ε的变化。 3、金属电阻应变效应、半导体压阻效应 金属材料的延展性非常好，受力后原子排列没变，晶格结构没有变化，电阻率没变；只与其材料泊松系数有关 而半导体材料晶格结构的各向异性，压阻系数各向异性，受力后，晶格结构形变导致电阻率变化很大， 泊松系数： 在固体力学中，材料的横向变形系数，又称泊松比。 材料的横向应变与纵向应变之比就是泊松比。 针对所有固体，包括金属、半导体、有机物、无机物 ?试样伸长必然会引起横向截面尺寸缩短。 设纵向线应变为ε，横向线应变为ε′， 则在线弹性范围内，横向线应变与纵向线应变之比为泊松系数 ， 用μ来表示，即 elastic modulus ，elastic deformation Poisson coefficient ，pressure 泊松系数：与具体其他条件温度、受载时间、服役时间、尺寸等有关。 线膨胀系数---亦称线胀系数： -----温度每变化1度材料长度变化的百分率。　 ----固体物质的温度每改变1摄氏度时，其长度的变化和它在0℃时长度之比， 单位为1/开。符号为αl 其定义式是 　即有　lt=l0（l＋at）。　　物质不同，线膨胀系数亦不相同，其数值也与实际温度和确定长度1时所选定的参考温度有关， 由于固体线膨胀系数随温度变化不大，通常认为αl常数 碳钢和锰钢的E为196~216GPa,一般按210GPa计; μ为0.25~0.33,一般按0.3计. α为12.3*10-6 碳钢的线膨胀系数αl*10-6(1/℃)： 温度为20~100℃时，系数为10.6~12.2； 温度为20~200℃时，系数为11.3~13； 温度为20~300℃时，系数为12.1~13.5； 碳钢在20～300 ℃时，线膨胀系数为：12.1~13.5×10^-8(C^-1)，材料的膨胀量是非常微小的 6、 8、单臂电桥的非线性误差： 则 K=2%/(4300×10-6) 减小非线性误差： 1、减小灵敏度 2、采用半桥电路或全桥电路、高内阻恒流源电路 提高电路电桥电压，可提高最大输出灵敏度或输出电压∝E，但电源提高，功耗增大，会引起温度变化。 12、 * 金属的k0等于1+2μ，即仅由形状变化引起。 半导体材料： ( dρ/ρ)/ε=πE , 压阻效应 2、金属电阻应变计材料的电阻-----具有温度系数， 应变灵敏系数-----随温度变化， 其温度补偿可用温度自滋补偿应变计， 应变计基片具有膨胀系数的弹性材料，使敏感材料的线膨胀系数与弹性材料线膨胀系数相匹配： 实现电阻温度系数为0。 半导体压阻式…压阻系数随温度变化，温度升高其降低，K0正比于压阻系数，则K0降低，可用差动电桥或串并联电阻进行补偿。 ?比例系数E称为材料的弹性模量 由 若能测出拉（压）应力和应变，则即可由上式算出E值。 材料在比例极限范围内，应力与应变呈线性关系，由拉、压虎克定律得知， ?????????????????? 9、 K〉〉1， Q=UscCf=2×1000×10-12C Usr=Usc/K=2/10000=2×10-4V 11、电荷放大器电路实质上是有深度负反馈的高增益放大器，压电式传感器可通过电荷放大器读出产生的电荷值。 因与电缆的长度与电缆电容有关： 会影响输出电压； 电压灵敏度为 即会影响电压灵敏度 电荷灵敏度为： 不受电缆影响 ② BaTiO3的纵向,d33=190×10-12C·N-1 ① *