传感器测量原理

金属应变片的电阻R为
R = l/ A
上述任何一个参数变换均会引起电阻变化,求导数
dR = dl l dA + l d
A
A2
A
代入 R = l / A
dR = R dl R dA + R d l A
3.2 电阻式传感器
有： dR = dl dA + d R l A
金属丝： A = r 2
6.用兆欧表检查应变片与试件之间的绝缘组织，应 大于500M欧。
7.应变片保护：用704硅橡胶覆于应变片上，防止 受潮。
3.2 电阻式传感器
电阻应变式传感器的应用：测力
3.2 电阻式传感器
标准产品
3.2 电阻式传感器 案例：桥梁固有频率测量
3.2 电阻式传感器 案例：电子称
原理
将物品重量通过悬臂梁转化结 构变形再通过应变片转化为电 量输出。
V = R(R + dR) RR E = E dR
(R + R + dR)(R + R)
4R
金属丝应变片： dR = (1 + 2 )
R
V与应变成线形关系，可以用电桥测量电压测量应变
3.2 电阻式传感器
电阻应变片的选择、粘贴技术
1.目测电阻应变片有无折痕.断丝等 缺陷，有缺陷的应变片不能粘贴。
3.2 电阻式传感器
3) 应变片测量电路
R1
R2
EБайду номын сангаас
V
R4 R3
V = R2 R4 R1R3 E (R1 + R4 )( R2 + R3 )
3.2 电阻式传感器
V = R2 R4 R1R3 E (R1 + R4 )( R2 + R3 )
令： R1 = R R2 = R3 = R
R4 = R + dR
案例：玩具机器人（广州中鸣数码 ）
原理：电机->转角 ->电位器 ->电阻
3.2 电阻式传感器
2 电阻应变式传感器--应变片
电阻应变片工作原理是基于金属导体的应变效 应，即金属导体在外力作用下发生机械变形时，其 电阻值随着所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发 生变化象。
3.2 电阻式传感器
1) 工作原理
3.2 电阻式传感器
• 电阻式传感器是把被测量转换为电阻变化的一 种传感器,
• 按工作的原理可分为:变阻器式、电阻应变式、 热敏式、光敏式、电敏式.
•1 变阻器式传感器
3.2 电阻式传感器 • 等效电路分析:
•L-变阻器总长; •x-电刷移动量. •R-总电阻; •RL电刷电阻;
E
x L
R=K*l l=R/K
3.2 电阻式传感器
案例：冲床生产记数 和生产过程监测
3.2 电阻式传感器 案例：机器人握力测量
3.2 电阻式传感器 案例：振动式地音入侵探测器
适合于金库、仓库、古建筑的防范，挖墙、打 洞、爆破等破坏行为均可及时发现。
3.2 电阻式传感器
LRE
==
x RL E1
E1 x=L*E1 / E
3.2 电阻式传感器
x=L*E1 / E = K*E1
E
E1
0
x
L
3.2 电阻式传感器
R-Rx
E Rx E1
Rm
V
E1 =
E
L + R (1 - x )
x
Rm
L
3.2 电阻式传感器
= 负载效应 E1 E
E
[ L + R (1 - x ) ]
x
Rm
导电塑料电位器 导电材料粉
普通塑料基底
3.2 电阻式传感器 变阻器式传感器产品
3.2 电阻式传感器
案例：重量的自动检测--配料设备
原材料
原理：弹簧->力->位移 ->电位器->电阻
比较
重量设定
3.2 电阻式传感器 案例：煤气包储量检测
钢丝
煤气包
原理：钢丝->收线圈数
->电位器
->电阻
3.2 电阻式传感器
声: 声压,噪声. 磁: 磁通,磁场. 温度: 温度,热量,比热. 光： 亮度，色彩
3.1 概述 2)按工作的物理基础分类:
机械式,电气式,光学式,流体式等.
3.1 概述 3)按信号变换特征: 能量转换型和能量控制型.
能量转换型:直接由被测对象输入能量使其工作. 例如:热电偶温度计,压电式加速度计.
3.1 概述
2. 传感器的构成
传感器由敏感器件与辅助器件组成。敏感器件 的作用是感受被测物理量，并对信号进行转换输出。 辅助器件则是对敏感器件输出的电信号进行放大、 阻抗匹配，以便于后续仪表接入。
d
V
3.1 概述
3. 传感器的分类
1)按被测物理量分类
常见的被测物理量
机械量:长度,厚度,位移,速度,加速度, 旋转角,转数,质量,重量,力, 压力,真空度,力矩,风速,流速, 流量;
L
0
L
3.2 电阻式传感器
(2) 变阻器式传感器的性能参数: 1)线性(或曲线的一致性); 4)移动或旋转角度范围;
2) 分辨率; 3)整个电阻值的偏差;
5)电阻温度系数; 6)寿命;
(3)变阻器式传感器的分类
按测量类型： 单圈电位器
多圈电位器
直线滑动式电位器
3.2 电阻式传感器 按制作方式：
线绕电位器
2.用数字万用表测量应变片电阻值大 小。同一电桥中各应变片之间阻值 相差不得大于0.5欧姆.
3.试件表面处理：贴片处置用细纱纸打磨干净，用 酒精棉球反复擦洗贴处，直到棉球无黑迹为止。
4.应变片粘贴:在应变片基底上挤一小滴502胶水， 轻轻涂抹均匀，立即放在应变贴片位置。
3.2 电阻式传感器
5.焊线:用电烙铁将应变片的引线焊接到导引线上。
dR = dl 2dr + d Rl r
金属丝体积不变：
dr = dl =
r
l
3.2 电阻式传感器
有： dR = + 2 + d
R
金属丝应变片：
对金属材料，导电率不变：
dR = (1 + 2 )
R
应变计
3.2 电阻式传感器
金属应变计
3.2 电阻式传感器
半导体应变计
dR = dl 2dr + d Rl r
能量控制型:从外部供给能量并由被测量控制外部 供给能量的变化.例如:电阻应变片.
3.1 概述
4)按敏感元件与被测对象之间的能量关系:
物性型:依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来 实现信号变换.如:水银温度计.
结构型:依靠传感器结构参数的变化实现信号转变. 例如:电容式和电感式传感器.
第三章、传感器测量原理
工程测试技术基础
第三章、传感器测量原理
本章学习要求：
1.了解传感器的分类 2.掌握常用传感器测量原理 3.了解传感器测量电路
第三章、传感器测量原理
3.1 概述
1. 传感器定义 传感器是借助检测元件将一种形式的信息转
换成另一种信息的装置。
物理量
电量
目前，传感器转换后的信号大多为电信号。 因而从狭义上讲，传感器是把外界输入的非电信 号转换成电信号的装置。
简化为：
dR = d = E
R
• 优点：灵敏度大;体积小; • 缺点：温度稳定性和可重复性不如金属应变片。
3.2 电阻式传感器
3) 应变片的主要参数
1）几何参数：表距L和丝栅宽度b，制造厂常用 b×L表示。
2）电阻值：应变计的原始电阻值。
3）灵敏系数：表示应变计变换性能的重要参数。
4）其它表示应变计性能的参数（工作温度、滞后、 蠕变、零漂以及疲劳寿命、横向灵敏度等）。