电感式压力传感器
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第二章 压力传感器及其仪表 的安装与调试
第一节
认识压力传感器（4课时）
日照职业技术学院
宁静致远
认识压力传感器
主要内容
单元内容
一、知识讲解 1、电阻应变式压力传感器 2、电容式压力传感器 3、电感式压力传感器 4、压电式压力传感器 5、扩散硅压力传感器 二、归纳总结 三、作业
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认识压力传感器
4、电阻应变片的检测电路
一、电阻应变式压力传感器
（1）直流电桥平衡条件
主要内容
当RL→∞时，电桥输出电压为
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认识压力传感器
一、电阻应变式压力传感器
4、电阻应变片的检测电路 （2）单臂电桥
主要内容
R1为电阻应变片，R2、R3、R4为电桥固定电阻，这就构成了单臂电桥。
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认识压力传感器
主要内容
一、电阻应变式压力传感器
2、电阻应变效应 实验证明，电阻应变片的电阻应变εR=∆R/R与电阻应变片的 纵向应变εx的关系在很大范围内是线性的，即 （2－2） 式中 ∆ R/ R ── 电阻应变片的电阻应变； K ── 电阻丝的灵敏系数，表示电阻丝产生单位形变 时电阻值相对变化的大小，是与金属材料有关的常数。K值越大， 单位形变引起的电阻值相对变化越大，灵敏度也就越高；不同的 金属材料有不同的灵敏系数，通常取值K= 1.7～3.6 。
(1)常用压力传感器检测压力的方法； (2)不同类型压力传感器的认识。
常见压力传感器工作原理，仪表信 号采集与测量。
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认识压力传感器
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主要内容
图示为电子称，是机械称(杆 称）加装传感器，将机械信号转 换为电信号并传输到计算机中， 实现了物体重量的测量、计算和 显示，实现了智能化。 问题：电子称是如何实现机与 电的有机结合的?（平行梁式称重 传感器）
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认识压力传感器
一、电阻应变式压力传感器 2、电阻应变效应
当沿金属丝的长度方向施加均匀力时，上式中 ρ 、r、l 都将发生变化，导致电阻值发生变化。 即得到以下结论：金属丝受外力作用而伸长时，长 度增加，而截面积减少，电阻值会增大；当金属丝 受外力作用而压缩时，长度减小，而截面增加，电 阻值会减小。阻值变化通常较小。
认识压力传感器
主要内容
教学目标
教 学 目 标
(1)掌握常用压力传感器(如电阻应变式、电感式、电容式、压电式、压阻式、差 动变压器式)压力检测原理； (2)各种压力检测的方法。 (3)能识别不同种类的压力传感器； (4)能区分常见压力传感器的检测方法、信号转换、应用场合、优缺点等。
重 点 难点
教 学 重 点 难 点
式中
ρ──电阻率，Ω·m； l──电阻丝长度，m； A──电阻丝截面积，m2。
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认识压力传感器
一、电阻应变式传感器 2、 理解应变效应
取一根细电阻丝，两端接上一台3 1/2位数字式欧姆表（分辨 率为1/2000），记下其初始阻值（ ）。当我们用力将该 电阻丝拉长时，会发现其阻值略有增加为（ ）。测量应力 、应变、力的传感器就是利用类似的原理制作的。
主要内容
一、电阻应变式压力传感器
按电阻应变片敏感栅材料不同，可分为金属应变片和半导体应 变片两大类。如图2-2为 几种不同类型的电阻应变片。
图3-2 电阻丝应变片结构形式. （a)丝式应变片；(b)箔式应变片；(c)半导体应变片 1—基底；2—应变丝或半导体；3—引出线；4—焊接电极；5—外 引线 日照职业技术学院 宁静致远
电子称实物图
电子称工作原理图
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认识压力传感器
主要内容
车床中用于动态切削力的测量
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认识压力传感器
主要内容
知识讲解
在生产过程中，压力检测与调节控制系统的应用 非常广泛，例如锅炉蒸汽和水的压力监控；炼油厂减 压蒸馏需要的低于大气的真空压力检测;在航空发动 机试验研究中，为了研究发动机性能，必须测量过渡 态的压力变化；电力系统中油路压力的测量和控制等。 对压力监控是保证工艺要求、生产设备和人身安全， 实现经济运行所必须的。 检测压力的传感器主要有电阻应变式传感器、电 感式传感器、压电式传感器、电容式传感器、压阻式 传感器。
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认识压力传感器 主要内容
一、电阻应变式压力传感器
1、认识几种应变式压力传感器 电阻应变式压力传感器常应用于称重和测力领 域，是借助弹性敏感元件将力的变化转化为形变， 然后利用电阻导体的应变将力转变成电阻值的变 化，通过测量电路得到被测量——力的电信号， 最后将电信号的变化值转化为对应的测力值。 电阻应变式压力传感器主要由弹性元件、电 阻应变片和测量电路组成。下图所示为几种常见 的电阻应变式传感器。
εx为电阻丝的轴向应变量，εx=dl/l。
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认识压力传感器 一、电阻应变式压力传感器
3、电阻应变片的结构、材料
电阻应变片的典型结构 如图2-1所示，由敏感栅、 基底、覆盖层和引线等部 分组成。
图2-1 电阻应变片的结构简图
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认识压力传感器
4、电阻应变片的分类
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认识压力传感器 主要内容
一、电阻应变式压力传感器 1、认识几种应变式压力传感器
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认识压力传感器
一、电阻应变式压力传感器
1、认识几种应变式压力传感器
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认识压力传感器 主要内容
一、电阻应变式压力传感器 2、电阻应变效应 电阻应变片的工作原理是基于应变效应，即导体或半导体材料 在外界力的作用下产生机械形变时，其电阻值相应发生变化，这 种现象称为“应变效应”。 由电工学可知，金属丝电阻R可用下式表示： （2－1）
(3-5)
单臂电桥
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认识压力传感器
一、电阻应变式压力传感器
4、电阻应变片的检测电路
主要内容
（2）单臂电桥
（3-6)
n=1时，为最大值
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（3-7) 宁静致远
认识压力传感器
一、电阻应变式压力传感器
4、电阻应变片的检测电路
主要内容
图3-4 差动电桥 (a)半桥; (b) 全桥
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主要内容
一、电阻应变式压力传感器
（a)半桥输出电压为 （3-8）
第一节
认识压力传感器（4课时）
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单元内容
一、知识讲解 1、电阻应变式压力传感器 2、电容式压力传感器 3、电感式压力传感器 4、压电式压力传感器 5、扩散硅压力传感器 二、归纳总结 三、作业
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4、电阻应变片的检测电路
一、电阻应变式压力传感器
（1）直流电桥平衡条件
主要内容
当RL→∞时，电桥输出电压为
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一、电阻应变式压力传感器
4、电阻应变片的检测电路 （2）单臂电桥
主要内容
R1为电阻应变片，R2、R3、R4为电桥固定电阻，这就构成了单臂电桥。
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主要内容
一、电阻应变式压力传感器
2、电阻应变效应 实验证明，电阻应变片的电阻应变εR=∆R/R与电阻应变片的 纵向应变εx的关系在很大范围内是线性的，即 （2－2） 式中 ∆ R/ R ── 电阻应变片的电阻应变； K ── 电阻丝的灵敏系数，表示电阻丝产生单位形变 时电阻值相对变化的大小，是与金属材料有关的常数。K值越大， 单位形变引起的电阻值相对变化越大，灵敏度也就越高；不同的 金属材料有不同的灵敏系数，通常取值K= 1.7～3.6 。
(1)常用压力传感器检测压力的方法； (2)不同类型压力传感器的认识。
常见压力传感器工作原理，仪表信 号采集与测量。
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主要内容
图示为电子称，是机械称(杆 称）加装传感器，将机械信号转 换为电信号并传输到计算机中， 实现了物体重量的测量、计算和 显示，实现了智能化。 问题：电子称是如何实现机与 电的有机结合的?（平行梁式称重 传感器）
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一、电阻应变式压力传感器 2、电阻应变效应
当沿金属丝的长度方向施加均匀力时，上式中 ρ 、r、l 都将发生变化，导致电阻值发生变化。 即得到以下结论：金属丝受外力作用而伸长时，长 度增加，而截面积减少，电阻值会增大；当金属丝 受外力作用而压缩时，长度减小，而截面增加，电 阻值会减小。阻值变化通常较小。
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主要内容
教学目标
教 学 目 标
(1)掌握常用压力传感器(如电阻应变式、电感式、电容式、压电式、压阻式、差 动变压器式)压力检测原理； (2)各种压力检测的方法。 (3)能识别不同种类的压力传感器； (4)能区分常见压力传感器的检测方法、信号转换、应用场合、优缺点等。
重 点 难点
教 学 重 点 难 点
式中
ρ──电阻率，Ω·m； l──电阻丝长度，m； A──电阻丝截面积，m2。
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一、电阻应变式传感器 2、 理解应变效应
取一根细电阻丝，两端接上一台3 1/2位数字式欧姆表（分辨 率为1/2000），记下其初始阻值（ ）。当我们用力将该 电阻丝拉长时，会发现其阻值略有增加为（ ）。测量应力 、应变、力的传感器就是利用类似的原理制作的。
主要内容
一、电阻应变式压力传感器
按电阻应变片敏感栅材料不同，可分为金属应变片和半导体应 变片两大类。如图2-2为 几种不同类型的电阻应变片。
图3-2 电阻丝应变片结构形式. （a)丝式应变片；(b)箔式应变片；(c)半导体应变片 1—基底；2—应变丝或半导体；3—引出线；4—焊接电极；5—外 引线 日照职业技术学院 宁静致远
电子称实物图
电子称工作原理图
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车床中用于动态切削力的测量
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知识讲解
在生产过程中，压力检测与调节控制系统的应用 非常广泛，例如锅炉蒸汽和水的压力监控；炼油厂减 压蒸馏需要的低于大气的真空压力检测;在航空发动 机试验研究中，为了研究发动机性能，必须测量过渡 态的压力变化；电力系统中油路压力的测量和控制等。 对压力监控是保证工艺要求、生产设备和人身安全， 实现经济运行所必须的。 检测压力的传感器主要有电阻应变式传感器、电 感式传感器、压电式传感器、电容式传感器、压阻式 传感器。
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一、电阻应变式压力传感器
1、认识几种应变式压力传感器 电阻应变式压力传感器常应用于称重和测力领 域，是借助弹性敏感元件将力的变化转化为形变， 然后利用电阻导体的应变将力转变成电阻值的变 化，通过测量电路得到被测量——力的电信号， 最后将电信号的变化值转化为对应的测力值。 电阻应变式压力传感器主要由弹性元件、电 阻应变片和测量电路组成。下图所示为几种常见 的电阻应变式传感器。
εx为电阻丝的轴向应变量，εx=dl/l。
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认识压力传感器 一、电阻应变式压力传感器
3、电阻应变片的结构、材料
电阻应变片的典型结构 如图2-1所示，由敏感栅、 基底、覆盖层和引线等部 分组成。
图2-1 电阻应变片的结构简图
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4、电阻应变片的分类
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一、电阻应变式压力传感器 1、认识几种应变式压力传感器
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一、电阻应变式压力传感器
1、认识几种应变式压力传感器
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一、电阻应变式压力传感器 2、电阻应变效应 电阻应变片的工作原理是基于应变效应，即导体或半导体材料 在外界力的作用下产生机械形变时，其电阻值相应发生变化，这 种现象称为“应变效应”。 由电工学可知，金属丝电阻R可用下式表示： （2－1）
(3-5)
单臂电桥
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一、电阻应变式压力传感器
4、电阻应变片的检测电路
主要内容
（2）单臂电桥
（3-6)
n=1时，为最大值
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一、电阻应变式压力传感器
4、电阻应变片的检测电路
主要内容
图3-4 差动电桥 (a)半桥; (b) 全桥
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一、电阻应变式压力传感器
（a)半桥输出电压为 （3-8）