第3章-传感器原理1 工程测试技术基础 教学课件_860

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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
3.3.1 电阻式传感器 金属应变计
应变计
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3.3.1 电阻式传感器
半导体应变计
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dRR=dl l2rdr+d
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。
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
3.3.1 电阻式传感器
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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。
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.
第三章、传感器测量原理
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3.2 机械式传感器及仪器
• 机械式传感器特征
(1) 以弹性体作为传感器敏感元件 （2）输入：力、压力、温度等 输出：弹性变形
优点：结构简单、可靠、使用方便、价格低廉、读数直观
缺点：(1)、弹性变形不宜大
（2）、惯性大、固有频率低，只适用于检测缓变或静态 被测量
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
3.3.1 电阻式传感器 按制作方式：
线绕电位器
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导电塑料电位器 导电材料粉 普通塑料基底
3.3.1电阻式传感器 变阻器式传感器产品
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3.3.1 电阻式传感器
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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。
3.3 电阻式传感器
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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。
3.3.1 电阻式传感器
1) 工作原理
金属应变片的电阻R为
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R=l/A
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
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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
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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.
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
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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.
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
3.3.1 电阻式传感器 案例：煤气包储量检测
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钢丝
煤气包
原理：钢丝->收线圈数
->电位器
->电阻
3.3.1 电阻式传感器
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案例：玩具机器人（广州中鸣数码 ）
原理：电机->转角 ->电位器 ->电阻
上述任何一个参数变换均会引起电阻变化,求导数
dR =d l ldA +ld
A A2 A
代入 R=l/A
dR=Rdl lRdAA+Rd
3.3.1 电阻式传感器
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有： dR=dldA+d R l A
金属丝： A=r2
dRR=dl l2rdr+d
金属丝体积不变：
d r=d l=
r
l
3.3.1 电阻式传感器
3.3.1 电阻式传感器
3) 应变片的主要参数
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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）。
3.3.1 电阻式传感器
x
Rm
L
3.3.1 电阻式传感器
= 负载效应 E1 E
E
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[ L + R (1 - x ) ]
x
Rm
L
0
L
3.3.1 电阻式传感器
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(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;
5)电阻温度系数;
3)整个电阻值的偏差;
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L
R=K*l
x
l=R/K
LRE
==
E
x RL E1
E1 x=L*E1 / E
3.3.1 电阻式传感器
x=L*E1 / E = K*E1
E
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E1
0
x
L
3.3.1 电阻式传感器
R-Rx
E Rx E1
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Rm
V
E1 =
E
L + R (1 - x )
第三章、传感器测量原理
3.3.1 电阻式传感器
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• 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
3.3.1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;
工程测试技术基础
第三章、传感器测量原理
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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
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3.1 概述
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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;
3) 应变片测量电路
R1
R2
E
V
R3
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R4
V= R2R4R1R3 E (R1+R4)(R2+R3)
3.3.1 电阻式传感器
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V= R2R4R1R3 E (R1+R4)(R2+R3)
令： R1 = R R2 =R3 =R
R4 =R+dR
V= R(R+dR )RRE= E dR (R+R+dR )(R+R) 4 R