电阻式传感器的应用共73页
电阻式传感器及其应用
任务1 电位器电阻式传感器
• 2.1.2电位器传感器负载特性
• 电位器输出端接有负载电阻时，输出电压与负载大小的关系特性称为 负载特性。接有负载电阻RL的电位器如图2 -5所示，电位器输出电压 UL为
• 设电阻相对变化为r = Rx/Rmax，并设m=Rmax/RL, m称负载系数，则 上式可写成
• 根据弹性元件在传感器中的作用，可以分为两种类型:弹性敏感元件 和弹性支承。前者感受力、力矩、压力等被测参数，并通过它将被测 量变换为应变、位移等，也就是通过它把被测参数由一种物理状态转 换为另一种所需要的物理状态，故称为弹性敏感元件。
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任务2 弹性敏感元件
• 2. 2. 1弹性敏感材料的弹性特性
用下，它的位移量很小，所以往往用它的应变作为输出量，在它的表 面粘贴应变片，可以将应变进一步变换为电量。设轴的横截面积为A， 轴材料的弹性模量为E，材料的泊松比为μ，当等截面轴承受轴向拉 力或压力F时，轴向应变(有时也称为纵向应变) εx，为
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第四章 吊顶装饰施工技术
• 第一节 木龙骨吊顶施工技术 • 第二节 轻钢龙骨吊顶施工技术 • 第三节 铝合金龙骨吊顶施工技术
课题2 电阻式传感器及其应用
• 任务1 电位器电阻式传感器 • 任务2 弹性敏感元件 • 任务3 电阻应变式传感器 • 任务4 固态压阻式传式传感器及其应用
• 任务5 热电阻传感器 • 任务6 气敏和湿敏电阻传感器 • 任务7 电阻式传感器项目实训—热敏电阻制作的
电冰箱温度超标指示器
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任务1 电位器电阻式传感器
• 而理想空载特性为
• 由于m≠0,即RL不是无限大，使负载特性与空载特性之间产生偏差。 图2 -6是对不同m的负载特性曲线。
第2章电阻式传感器及应用
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4.焊接：检查合格 后用烙铁焊接引出 线，注意不要把端 子扯断。
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5.固定：焊接后 用胶布将引线和 被测对象固定在 一起，防止损坏 引线和应变片。
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二、应变片的工作原理
金属丝受拉时，l变长、r变小，导致R变大 。
R
l A
l
r2
例如，当x为0.000001时，在工程中常表示为110-6
或m/m。在应变测量中，也常将之称为微应变(με)。
对金属材料而言，当它受力之后所产生的轴向应变 最好不要大于110-3，即1000m/m，否则有可能超过 材料的极限强度而导致断裂。
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应变片用于测量力F的计算公式：
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电阻丝变形过程
• 以圆柱形导体为例：电阻R（根据电阻的定义式）
图2-3 金属电阻丝应变效应
电阻丝 电阻率
电阻丝 截面积
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R
l A
l
r2
电阻丝 长度
电阻丝 半径
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当导体因某种原因产生应
变时，其长度L、截面积A和 电阻率ρ的变化为dL、dA、 dρ相应的电阻变化为dR。
1）单臂电桥
R1为工作应变片， R2、R3、R4为固定电阻。 假设桥臂R1的阻值变为 R1+Δ R1。 则输出电压：
UO=U14-U24 =[R2/(R1+Δ R1+R2) -R4/(R3+R4）]U
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经运算：U0=-[ΔR1R4/（R1+ΔR1+R2）（R3+R4）]U 分子分母同除以R1R3，
电阻式传感器的应用及原理
电阻式传感器的应用及原理1. 介绍电阻式传感器是一种常见的传感器类型，它利用物体的电阻变化来检测环境、物体或系统的不同参数。
电阻式传感器使用简单、成本低廉，并且在各种应用领域有着广泛的应用。
2. 原理电阻式传感器的原理基于电阻的变化。
当物体参数发生变化时，电阻值也会相应变化。
这种物理参数可以是温度、湿度、压力、光照等等。
通过测量电阻的变化，我们可以获取到目标参数的信息。
3. 主要类型电阻式传感器主要分为以下几种类型：3.1 温度传感器温度传感器是一种常见的电阻式传感器。
它利用物体的温度变化来改变电阻值。
温度传感器可广泛应用于温度监测与控制领域，例如工业过程控制、家电温度控制、气象观测等。
3.2 压力传感器压力传感器是另一种常见的电阻式传感器。
它通过测量物体受到的压力来改变电阻值。
压力传感器可广泛应用于工业领域、汽车制造、航空航天等。
3.3 光敏传感器光敏传感器利用光照强度的变化来改变电阻值。
它广泛应用于自动照明系统、摄影测量、机器人视觉等领域。
3.4 湿度传感器湿度传感器利用湿度的变化来改变电阻值。
它可广泛应用于农业、气象观测、温度湿度控制等领域。
4. 应用领域电阻式传感器在各个领域有着广泛的应用，下面列举了几个常见的应用领域：•工业自动化：电阻式传感器可用于检测温度、压力、液位等参数，实现自动化控制。
•医疗设备：电阻式传感器可用于监测血压、体温等生命体征参数，提供医疗诊断和治疗支持。
•环境监测：电阻式传感器可用于测量大气湿度、空气质量、噪音等环境参数，用于环境监测和治理。
•汽车制造：电阻式传感器可用于汽车发动机控制、制动系统、气囊等，提供驾驶辅助和安全支持。
5. 优缺点电阻式传感器具有以下优点和缺点：5.1 优点•成本低廉：电阻式传感器的制造成本相对较低，适用于大规模应用。
•可靠性高：电阻式传感器结构简单，使用寿命长。
•易于使用：电阻式传感器通常可以直接与微控制器或其他电子设备连接，方便集成和使用。
电阻式传感器应用与发展(最新)
令： R1 R R2 R3 R
R4 R dR
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
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电阻式应变片应用行业
应用范围；应变力、压力、转矩、位移、 加速度；
14、抱最大的希望，作最大的努力。 2020 年10月 29日星 期四下 午12时 8分2 秒12:0 8:022 0.10.2 9
15、一个人炫耀什么，说明他内心缺 少什么 。。20 20年1 0月下 午12时 8分20. 10.29 12:08 Octob er 29, 2020
16、业余生活要有意义，不要越轨。 2020 年10月 29日星 期四12 时8分 2秒12: 08:02 29 October 2020
实验表明，在金属丝拉伸比例极限内，电阻相对变化与
轴向应变成正比。通常KS在1.8～3.6范围内。
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3.2 电阻式传感器
3) 应变片测量电路
R1
R2
E
V
R3
V R2 R4 R1R3 E (R1 R4 )( R2 R3 )
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R4
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3.2 电阻式传感器
V R2 R4 R1R3 E (R1 R4 )( R2 R3 )
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谢谢观赏
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9、 人的价值，在招收诱惑的一瞬间被决定 。20.1 0.292 0.10.2 9Thursday, October 29, 2020
10、低头要有勇气，抬头要有低气。 12:08 :0212 :08:0 212:0 810/2 9/202 0 12:08:02 PM
电阻传感器有哪些用途
电阻传感器有哪些用途电阻传感器是一种测量电阻值的传感器，其主要用途是测量物体的温度、压力、力度、位移、形变等物理量。
以下将详细介绍电阻传感器在不同领域中的具体应用。
一、工业领域：1. 温度测量：电阻温度传感器广泛应用于工业生产过程中的温度测量，包括原料的加工处理、燃烧工艺的控制以及热敏性材料的制造等。
2. 压力测量：电阻传感器可以通过测量电阻变化来间接测量物体的压力，常用于汽车制动系统、空气压缩机以及液体压力传感等领域。
3. 位移测量：电阻传感器可以通过检测杆或装置的位移来判断位置变化，并实时反馈给机器控制系统，广泛应用于机械制造、机械手臂控制等领域。
4. 液位测量：通过将电阻传感器安装在液体容器内，测量电阻值来检测液体的变化，常用于油罐、水箱、化工容器等。
5. 流量测量：电阻传感器在流量计中起到重要作用，通过测量电阻的变化来计算液体或气体的流量，并进行相应的控制。
二、汽车领域：1. 汽车温度测量：电阻温度传感器广泛应用于汽车发动机的冷却系统、空调系统以及变速器系统等，实时反馈温度信息。
2. 汽车油位测量：通过电阻传感器测量油箱内的油位，可以提供给驾驶员关于油量的准确信息。
3. 刹车控制系统：电阻传感器广泛应用于汽车制动系统中，测量刹车胶片与刹车盘之间的间隙，实时监测刹车片厚度，提高行车安全。
三、医疗领域：1. 血糖检测仪：通过电阻传感器检测血液中的葡萄糖含量，提供给糖尿病患者血糖水平监测。
2. 心电图仪：电阻传感器广泛应用于心电图仪中，通过电极与人体皮肤接触来测量心脏的电阻变化，反映心脏运行情况。
四、家用电器：1. 洗衣机：电阻传感器可用于检测洗衣机内水位的变化，控制进水和排水。
2. 空调：电阻传感器可用于测量室内温度，调整空调的制冷或制热功能。
3. 冰箱：电阻传感器可用于测量冰箱内部温度，确保食品处于适宜的储存温度中。
五、农业领域：1. 土壤湿度检测：通过电阻传感器测量土壤的电阻变化，判断土壤湿度情况，提供给农民合适的浇水量。
电阻式传感器在具体工程中的应用
电阻式传感器在具体工程中的应用1. 介绍电阻式传感器电阻式传感器是一种常见的传感器类型，它利用电阻值的变化来检测或测量某种物理量。
根据电阻值的变化原理，电阻式传感器可用于测量温度、压力、液位、位移等多种物理量。
它主要由敏感元件和信号处理电路组成，具有简单、可靠、成本低等特点，因此在工程应用中得到了广泛的应用。
2. 电阻式传感器在温度测量领域的应用电阻式传感器最常见的应用之一就是在温度测量领域。
PT100型电阻式传感器的电阻值随温度的变化而变化，通过测量电阻值的变化，可以准确地得到温度的信息。
在工业自动化领域，温度是一个重要的参数，而电阻式传感器可以通过简单的接线和信号处理电路，实现对温度的准确测量，因此被广泛地应用于工业生产过程中。
3. 电阻式传感器在压力测量领域的应用除了温度测量外，电阻式传感器也在压力测量领域有着重要的应用。
薄膜电阻式传感器利用薄膜的弯曲变形来感知压力的变化，通过测量电阻值的变化来获取压力信息。
在汽车行业，薄膜电阻式传感器被广泛应用于汽车制动系统中，实时监测制动系统的压力变化，确保汽车制动系统的稳定和安全。
4. 电阻式传感器在液位检测领域的应用电阻式传感器在液位检测领域也有着重要的应用。
在石油化工行业，液位的准确测量对生产过程具有重要意义。
而电阻式液位传感器可以通过测量液体对传感器敏感元件电阻值的影响，来实现对液位的准确检测和监测。
5. 总结电阻式传感器作为一种简单、可靠、成本低的传感器类型，在温度测量、压力测量、液位检测等领域均有着广泛的应用。
其设计简单、使用方便，能够准确地感知和测量各种物理量，因此在工程中发挥着重要的作用。
未来随着科技的不断进步，相信电阻式传感器在更多领域会有着更加广泛和深入的应用。
6. 个人观点在工程应用中，电阻式传感器的简单、可靠性能使其成为许多自动化系统中不可或缺的组成部分。
随着技术的进步和创新，相信电阻式传感器会在未来的工程应用中发挥出更大的潜力，为工程技术的发展带来更多的可能性。
电阻式传感器的应用
案例：冲床生产记数 和生产过程监测
传感器技术及应用
传感器由弹性元件、应变片和外壳所组成。弹性元件是 基础，把被测量转换成应变量的变化；弹性元件上的应变 片是传感器的核心，它把应变量变换成电阻量的变化。
根据被测力大小，弹性元件的结构形式不同，常见的有 柱式、悬臂梁式和环式等。
（2）应变式压力传感器 测量流体压力的应变式传感器的测量范围在104 Pa～
传感器技术及应用
1.1 电位器式传感器的应用 （1）位移传感器
图2.21所示为电位器式位移传感器的结构示意图。
（2）加速度传感器 图2.22所示为电位器式加速度传感器结构示意图。
图2.21 电位器式位移传感器示意图
图2.22 电位器式加速度传感器示意图
1.2 应变式电阻传感器的应用
电阻应变片除可测量试件应力之外，还可制造成各种 应变式传感器用于测量力、荷重、扭矩、加速度、位移、 压力等多种物理量。 （1）应变式测力与荷重传感器
107 Pa之间，其结构形式有筒式、膜片式和组力。应变片贴于筒的外表面，工作片1贴于空心部 分，补偿片2贴在实心部分。
图2.23 筒式压力传感器
电阻应变式传感器的应用：测力
标准产品
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。
电阻式传感器及其应用
任务1 电位器电阻式传感器
• 2.1.2电位器传感器负载特性
• 电位器输出端接有负载电阻时，输出电压与负载大小的关系特性称为 负载特性。接有负载电阻RL的电位器如图2 -5所示，电位器输出电压 UL为
• 设电阻相对变化为r = Rx/Rmax，并设m=Rmax/RL, m称负载系数，则 上式可写成
• 根据弹性元件在传感器中的作用，可以分为两种类型:弹性敏感元件 和弹性支承。前者感受力、力矩、压力等被测参数，并通过它将被测 量变换为应变、位移等，也就是通过它把被测参数由一种物理状态转 换为另一种所需要的物理状态，故称为弹性敏感元件。
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任务2 弹性敏感元件
• 2. 2. 1弹性敏感材料的弹性特性
课题2 电阻式传感器及其应用
• 任务1 电位器电阻式传感器 • 任务2 弹性敏感元件 • 任务3 电阻应变式传感器 • 任务4 固态压阻式传感器
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课题2 电阻式传感器及其应用
• 任务5 热电阻传感器 • 任务6 气敏和湿敏电阻传感器 • 任务7 电阻式传感器项目实训—热敏电阻制作的
电冰箱温度超标指示器
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任务1 电位器电阻式传感器
• 2.1.1电位器传感器原理和结构
• 1.电位器的转换原理 • 电位器的电压转换原理如图2 -2所示，设电阻体长度为z，触点滑动
位移量为x，两端输入电压为Ui，则滑动端输出电压Uo为 • 对角位移式电位器来说，Uo与滑动臂的旋转角度a成正比，即
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任务1 电位器电阻式传感器
的压力变换为弹性元件的位移，并使此位移变为电刷触点的移动，从 而引起输出电压或电流相应的变化。
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电阻式传感器及应用
直流电桥电路的4个桥臂是由R1、R2、 R3、R4组成，其中a、c两端接直流电 压Ui，而b、d两端为输出端，其输出电 压为Uo。在测量前，取R1R3 = R2R4， 输出电压为Uo=0。
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（1）直流电桥电路
当桥臂电阻发生变化，且ΔRi<<Ri，在 电桥输出端的负载电阻为无限大时，电 桥输出电压可近似表示为
（3）电桥的线路补偿
① 零点补偿 要求电桥的4个桥臂电阻值 相同是不可能的，这样就使 电桥不能满足初始平衡条件 （即U0≠0）。为了解决这 一问题，可以在一对桥臂电 阻乘积较小的任一桥臂中串 联一个可调电阻进行调节补 偿。
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② 温度补偿 环境温度的变化也会引起电桥电阻的变化，导致电桥的零点漂移， 这种因温度变化产生的误差称为温度误差。产生的原因有：电阻应 变片的电阻温度系数不一致；应变片材料与被测试件材料的线膨胀 系数不同，使应变片产生附加应变。因此有必要进行温度补偿，以 减少或消除由此而产生的测量误差。电阻应变片的温度补偿方法通 常有线路补偿法和应变片自补偿两大类。 在只有一个应变片工作的桥路中，可用补偿片法。在另一块和被测 试件结构材料相同而不受应力的补偿块上贴上和工作片规格完全相 同的补偿片，使补偿块和被测试件处于相同的温度环境，工作片和 补偿片分别接入电桥的相邻两臂如图所示。由于工作片和补偿片所 受温度相同，则两者所产生的热应变相等。因为是处于电桥的两臂， 所以不影响电桥的输出。补偿片法的优点是简单、方便，在常温下 补偿效果比较好。缺点是温度变化梯度较大时，比较难以掌握。 当测量桥路处于双臂半桥和全桥工作方式时，电 桥相邻两臂受温度影响，同时产生大小相等、符 号相同的电阻增量而互相抵消，从而达到桥路温 度自补偿的目的。
传感器原理与应用--电阻式传感器
实验证明πLE比1+2μ大近百倍，所以1+2μ可以忽略， 因而半导体应变片的灵敏系数为：
R
KB
R
x
lE
半导体应变片的突出优点是体积小，灵敏度高，频
率响应范围宽，输出幅值大，不需要放大器，可直
接与记录仪连接，使测量系统简单。但其温度系数
大，应变时非线性较严重。
变换力的各种弹性元件
a)实心轴 b)空心轴 c、d)等截面圆环 e、f、g)变形圆环 h)等截面悬臂梁 i)等强度悬臂梁 j)变形的悬臂梁 k)扭转轴
R
l A
l
r2Biblioteka 金属丝受拉时，l 变长、r 变小，导致R变大 。
第一节 电阻应变式传感器
2.1.1电阻应变片的结构和工作原理
对于一长为L、横截面积为A、电阻率为ρ的金属丝， 其电阻值R为：
R L
A
如果对电阻丝长度作用均匀应力，则ρ、L、A的变化
(dρ、dL、dA)将引起电阻R变化dR ，dR可通过对上
第一节 电阻应变式传感器
1．金属电阻应变片——丝式、箔式、薄膜式
(1)金属丝式应变片：
将金属电阻丝 （一般是合金，
引线 覆盖层
电阻率较高，直径
基片
约0.02mm）粘贴在
绝缘基片上，上面 覆盖一层薄膜，使 它们变成一个整体。
金属丝 金属丝应变片结构
第一节 电阻应变式传感器
(2)金属箔式应变片 利用光刻、腐蚀等工艺制成一种很薄的金属箔栅，
应变片的这种既受轴 向应变影响，又受横 向应变影响而引起电 阻变化的现象称为横 向效应。
θ dl dθ
敏感栅半圆弧形部分
第一节 电阻应变式传感器
若敏感栅有n根纵栅，每根长为l，半径为r，在轴向
电阻式传感器性能测试及应用
电阻应变式传感器的工作原 理
电阻应变式传感器是一种利用电阻材料的应变效应，将工程结构件 的内部变形转换为电阻变化的传感器，此类传感器主要是在弹性元件上通过特 定工艺粘贴电阻应变片来组成。通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件 的变形，然后由电阻应变片将变形转换成电阻的变化，再通过测量电路进一步 将电阻的改变转换成电压或电流信号输出。可用于能转化成变形的各种非电物 理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建筑 测量等行业应用十分广泛。 1. 电阻应变效应 所谓电阻应变效应是指具有规则外形的金属导体或半导体材料在外力作用 下产生应变的同时其电阻值也会产生相应地改变，这一物理现象称为“电阻应变 效应”。以圆柱形导体为例：设其长为： L 、半径为 r 、材料的电阻率为 ρ 时其 电阻 R 为（根据电阻的定义式）
（ 1—4 ）
式（ 1—4 ）说明电阻应变效应主要取决于它的几何应变（几何效应）和本身 特有的导电性能（压阻效应）。 2. 应变灵敏度 它是指电阻应变片在单位应变作用下所产生的电阻的相对变化量。 金属导体的应变灵敏度 K ：主要取决于其几何效应； 可取 ：
dR ≈ （ 1 + 2 µ）ε R
其灵敏度系数为： K=
r3r1r2r3r4u0直流电桥r1r2r3r4e0r1r2r4u0单臂输出r1r2r3r4u0双臂输出r1r2r3r4u0全桥输出图12电桥电路工作原理此为应变电阻电阻应变式传感器性能测试原理电阻应变式传感器性能测试原理电阻应变式传感器性能测试原理液晶电r1r2r3r4rd4v4v图13测量原理图根据电阻应变式传感器的工作原理利用csy998型传感器实验台提供的设备来进行测试
R 2 R 1 R3 U0 R 1
R 2 R3 e ~ 0 R 1
电阻式传感器的工作原理及应用
电阻式传感器的工作原理及应用————气敏传感器气敏传感器是气敏电阻利用气体在半导体表面的氧化和还原反应导致敏感元件阻值变化的效应而制成的传感器。
按其结构可以分为烧结型、薄膜型、厚膜型三种。
工作原理气敏电阻按其电阻变化的机理可分为表面控制型和体控制型，前者是通过使半导体载流子增多和减少来引起半导体电阻率变化的；后者则是通过使半导体体内晶格发生变化而引起电阻变化的。
常见的气敏电阻大都属于表面控制型。
以半导体材料2n S O 为例说明表面控制型气敏电阻的工作原理。
半导体材料2n S O 属于N 型半导体，这类半导体气敏电阻工作时通常都需要加热。
元件在加热开始时阻值急剧的下降，然后上升，一般经过2~10分钟才达到稳定，称之为初始稳定状态。
元件只有在达到初始稳定状态后才可用于气体检测。
因为元件在“清洁大气”中吸附的氧气量固定不变（空气中的氧分压几乎固定不变），所以其阻值保持一定。
一旦某种浓度的被测气体流过元件，则在元件表面产生吸附，此时元件的阻值将随气体浓度变化而变化。
如果被测气体是氧化性气体（如2O 和x NO ），则被吸附气体分子会从气敏元件夺取电子，使N 型半导体元件中的载流子电子减少，从而使电阻值增大。
如果你被测气体是还原性气体（如2H 、CO 、酒精等），则气体分子会向气敏元件释放电子，使元件中的载流子电子增多，从而使电阻值下降。
气敏电阻对不同气体的灵敏度差别很大，如对乙醚、乙醇、氢气等具有较高的灵敏度，而对甲烷和CO 的灵敏度则较低。
在材料中掺入某些金属氯化物或贵金属化合物，可提高元件的吸附活性，并显著提高元件的灵敏度和扩大测试范围。
气敏传感器的应用1、可燃气体排风警报器当检测到气体浓度达到爆炸或中毒报警器设置的临界点时，可燃气体排风警报器就会发出报警信号，以提醒工作人员采取安全措施，并驱动排风、切断、喷淋系统，防止发生爆炸、火灾、中毒等事故。
从而保障安全生产。
本设计主要用于检测空气中的可燃气体，常见的如有氢气、一氧化碳、甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、丙烯、丁烯、乙炔、丙炔、丁炔、硫化氢、磷化氢等当被测场所的空气中存在可燃气体时，探测器便将感知到的信息送到报警仪表；若可燃气体的浓度超过安全指标，则报警器发出光声告警提示，并自动启动排风设备。
电阻式传感器应用与发展
电阻式传感器发展与应用在众多的传感器中，有一大类是通过电阻参数的变化来实现对被测量的测量的，他们被统称为电阻式传感器。
电阻式传感器：把位移、力、压力、加速度、扭矩等非电物理量转换为电阻值变化的传感器。
电阻式传感器又有电阻应变片式传感器，固态圧阻式传感器，热电阻式传感器，气敏电阻，和湿敏电阻，其中热电阻式传感器又有热电阻和热敏电阻。
电阻式传感器的基本原理：电阻式传感器的基本原理是将被测量转化成为传感元件电阻值的变化再经过转换电路变成电信号输出。
电阻应变式传感器是利用导体或半导体材料在外力作用下产生机械形变时，其电阻值发生变化的物理现象检测的。
固态压阻式传感器是利用单晶硅材料在受到力得作用后，其电阻率将随作用力而变化的物理现象检测的；热电阻式是利用导体的电阻率随温度而变化这一物理现象来测量温度的；气敏电阻是利用气体的吸附而使半导体本身的电导率发生变化这一机理来检测的；湿敏电阻则是通过湿敏材料吸收空气中的水分而导致本身电阻值发生变化这一原理而制成的。
电阻式传感器的一般种类:1、应变电阻传感器，用来测量拉压应力，以及基于此的其它物理量。
2、热敏电阻传感器，用来测量温度。
3、滑臂式电阻传感器，用来测量几何位置（角度，位移）。
4、磁敏电阻传感器，用来测量磁场。
5、光敏电阻传感器，用来测量光的强度。
6、吸湿媒质电阻传感器，用来测量湿度。
7、液体电阻率传感器，用来测量水溶离子浓度。
电阻式传感器的应用行业电阻应变式传感器主要应用在大坝、桥梁、航天飞机、船舶结构，发电设备等工程结构的应力测量和健康监测。
如美国波音767飞机静力结构试验中就采用了2000多个电阻应变片和1000多个应变花来测量飞机结构大量部位的应变。
我国的泰山核电站运行前对核反应堆安全壳结构整体试验中，采用了100多个电阻应变片测量混凝土和钢筋中的应力、钢束力以及安全壳的变形情况，历时11昼夜；由于固态圧阻式传感器具有频率响应高、体积小、精度高、灵敏度高等优点，所以它广泛应用于航海、石油、化工、动力机械、兵器工业以及医学等方面；热敏电阻几乎在每个行业都有使用，如家用电器、制造行业、医疗设备、运输、通信、保护报警装置和科研等；气敏电阻较广泛的用于防灾报警，如可制成野花石油气、天然气、城市煤气、煤矿瓦斯以及有毒气体等方面的报警器，也可用于大气污染的监测以及医疗上用于对氧气、二氧化碳等气体的测量。
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19.06.2020
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三、相关技能
（一）电阻应变片的选择、粘贴技术 在电阻应变片的使用中，应注意如下：
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。
2.用数字万用表测量应变片电阻值大小。 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。 5.焊线:用电烙铁将应变片的引线焊接到导引线上。 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。
又可表示为
R K F R AE
如果应变片的灵敏度K 和试件的横截面积A以及弹性 模量Ｅ均为已知，则只要设法测出R /R的数值， 即可获知试件受力Ｆ的大小，例如可用于电子秤
的称重。
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（三）应变片的结构
应变片可分为金属应变片及半导体应变片两大类。前者 可分成金属丝式、箔式、薄膜式三种。目前箔式应变片应用 较多。金属丝式应变片使用最早，有纸基、胶基之分。由于 金属丝式应变片蠕变较大，金属丝易脱胶，有逐渐被箔式所 取代的趋势。但其价格便宜，多用于应变、应力的大批量、 一次性试验。
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应变片的粘贴：
采用手持砂 轮工具除去构件 表面的油污、漆、 锈斑等，并用细 纱布交叉打磨出 细纹以增加粘贴 力 ，用浸有酒 精或丙酮的纱布 片或脱脂棉球擦 洗。
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贴片：在应变片 的表面和处理过的粘 贴表面上，各涂一层 均匀的粘贴胶 ，用 镊子将应变片放上去， 并调好位置，然后盖 上塑料薄膜，用手指 揉和滚压，排出下面 的气泡 。
电阻应变式传感器主要由电阻应变片 及测量转换电路等组成。
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(二）什么是电阻应变效应
金属丝受拉时，l变长、r变小，导致R变大 。
R
l A
l r2
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设有一长度为、截面积为A、半径为r、电阻率
为的金属单丝，它的电阻值R可表示为
R
l A
lr2
110-6或m/m。在应变测量中，也常将之称为微应变 (με)。
对金属材料而言，当它受力之后所产生的轴向应
变最好不要大于110-3，即1000m/m，否则有可能超
过材料的极限强度而导致断裂。
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应变片用于测量力F的计算公式 （补充知识，教材没有）
由材料力学可知，x=F /（AE），所以R /R
采用真空蒸发或真空沉积等方法，在薄的绝缘 基片上形成厚度在0.1μm以下的金属电阻材料 薄膜的敏感栅，最后加上保护层。
优点：应变灵敏系数大，允许电流密度大， 工作范围广，可达－197～317℃。
缺点：难于控制电阻与温度和时间的变化关 系
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应变片主要性能指标举例
问题：上表中，哪几个型号是半导体应变片？ 依据是什么？
案例：玩具机器人（广州中鸣数码 ）
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任务一：电阻应变式传感器在称重测量上的应用 一、任务描述与分析
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图2－1 电阻应变式电子秤结构示意图
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图2-2常见的称重工具
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二、相关知识 （一）什么是电阻应变式传感器
导体或半导体材料在外界力的作用下， 会产生机械变形，其电阻值也将随着发生 变化，这种现象称为应变效应。
当沿金属丝的长度方向作用均匀拉力（或压力）
时，上式中、r、l都将发生变化，从而导致电阻值
R发生变化。例如金属丝受拉时，l将变长、r变小，
均导致R变大；又如，某些半导体受拉时，将变大
，导致R变大。 实验证明，电阻丝及应变片的电阻相对变化量R
R线与性材的料，力即学中的轴向应变x的关系在很大范围内是
K—电阻应变片的灵敏度
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位移、力、力矩、加速度、压力
弹性敏 感元件
应变
应变片
外力作用 被测对象表面产生微小机械变形
应变片敏感栅随同变形 电阻值发生相应变化
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（四）应变片的种类、材料与参数
1．金属丝式应变片 金属丝式应变片有回线式和短接式二种，如 图2-5所示。
用在：要求不高的应变、应力的大批量、一
19.06.2020次性试验。
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2.金属箔式应变片
它是利用照相制版或光刻技术将厚约0.003～0.01mm 的金属箔片制成所需图形的敏感栅，也称为应变花。
一致性较好，适合于大批量生产，广泛用于
19.06.2020应变式传感器中。
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箔式应变片的外形
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3 金属薄膜应变片 薄膜应变片是薄膜技术发展的产物。它是
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测量 ：从分 开的端子处，预 先用万用表测量 应变片的电阻， 发现端子折断和 坏的应变片。
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焊接： 将 引线和端子用烙 铁焊接起来，注 意不要把端子扯 断。
dR R
K x
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微应变(με)
对于不同的金属材料，K 略微不同，一般为2左
右。而对半导体材料而言，由于其感受到应变时，
电阻率 会产生很大的变化，所以灵敏度比金属材料
大几十倍。
在材料力学中，x =l/l称为电阻丝的轴向应变，也 称纵向应变，是量纲为1的数。 x通常很小，常用10-6 表示之。例如，当 x为0.000001时，在工程中常表示为
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结构：
1、覆盖层 （保护层，防潮、防蚀、 防损）
2、基底（纸质或胶质，很薄， 0.02~0.04mm
3、引出线 （0.1~0.15mm低阻镀锡铜
线） 19.06.2020
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半导体应变构
半导体应变片 外形
箔式应变片中的箔栅是金属箔通过光刻、腐蚀等工艺制 成的。箔的材料多为电阻率高、热稳定性好的铜镍合金。箔 式应变片与片基的接触面积大得多，散热条件较好，在长时 间测量时的蠕变较小，一致性较好，适合于大批量生产。还 可以对金属箔式应变片进行适当的热处理，使其线胀系数、 电阻温度系数以及被粘贴的试件的线胀系数三者相互抵消， 从而将温度影响减小到最小的程度，目前广泛用于各种应变 式传感器中。