传感器与检测技术(最新)
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上节回顾:
1.检测技术的基本概念及方法 2.传感器的发展 3.传感器的分类和基本特性
2020/10/7
精品 PPT 可修改
1
1.4.2 误差的表示方法
(1)绝对误差
Δ=Ax-A0 当Ax>A0时,为正误差;反之为负误差。
修正值C C=-Δ
A0 =Ax+C
绝对误差和修正值的量纲必须与示值量纲相同。 绝对误差可表示测量值偏离实际值的程度,但不 能表示测量的准确程度。
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。
4
本节主要内容:
2020/10/7
精品 PPT 可修改
5
第一节 电阻应变式传感器
2020/10/7
精品 PPT 可修改
6
一、工作原理应变片的工作原理
金属丝受拉时,l变长、r变小,导致R变大 。
R
l A
l
r2
2020/10/7
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7
二、应变片的工作原理
设有一长度为l 、截面积为A、半径为r、电阻率
2020/10/7
精品 PPT 可修改
9
箔式应变片的外形
2020/10/7
精品 PPT 可修改
10
半导体应变片及金属 丝式应变片的结构
金属丝式应变片的ຫໍສະໝຸດ Baidu内部结构
半导体应变片 外形
2020/10/7
精品 PPT 可修改
11
应变片主要性能指标举例
上表中,哪几个型号是半导体应变片? 依据是什么?
2020/10/7
化量仅为0.2,所以必须使用不平衡电桥来测 量这一微小的变化量。下面分析该桥式测量转 换电路是如何将R /R转换为输出电压Uo的。
2020/10/7
精品 PPT 可修改
18
三、测量转换电路——不平衡电桥
Uo
Ui 4
( R1 R1
R2 R2
R3 R3
R4 R4
)
2-3
2020/10/7
精品 PPT 可修改
如压力传感器的准确度等级分别为0.05、0.1、0.2、0.3、 0.5、1.0、1.5、2.0等;我国电工仪表的准确度等级分 别为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0。
某0.1级压力传感器的量程为100MPa,测量50MPa压力时,
±0.2%。 2020/1传0/7感器引起的最大相对误差精品为PPT 可修改
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2
(2)相对误差 ①实际相对误差
②示值(标称)相对误差
③满度(引用)相对误差
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3
1.4.3 准确度
传感器和测量仪表的误差是以准确度表示的。准确 度常用最大引用误差来定义
它表示传感器的最大相对误差为±S%。
仪表引起的最大测量相对误差为
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双臂电桥
R1、 R2为应变 片, R3、R4为固定 电阻 。应变片R1 、 R2 感受到的应变
1~2以及产生的电
阻增量正负号相间,
可以使输出电压Uo 成倍地增大。
2020/10/7
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22
四臂全桥
全桥的四个桥臂都为应变片, 如果设法使试件受力后,应变 片R1 ~ R4产生的电阻增量(或
精品 PPT 可修改
12
应变片的粘贴:
1. 去污: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。
2020/10/7
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2.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 。
为的金属单丝,它的电阻值R可表示为
R
l A
l
r2
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
KR线—与性电材的阻料,应力即变学片中的的灵轴敏向度应变x的RR关系K在很x 大范围2-内1是
感受到的应变1~4)正负号相
间,就可以使输出电压Uo成倍 地增大。上述三种工作方式中, 全桥四臂工作方式的灵敏度最 高,双臂半桥次之,单臂半桥 灵敏度最低。采用全桥(或双 臂半桥)还能实现温度自补偿。
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二、应变片的种类与结构
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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3.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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4.焊接: 将引线和端子用 烙铁焊接起来, 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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三、测量转换电路——不平衡电桥
金属应变片的电阻变化范围很小,如果直 接用欧姆表测量其电阻值的变化将十分困难, 且误差很大。
例如,有一金属箔式应变片,标称阻值R0为 100,灵敏度K=2,粘贴在横截面积为9.8mm2 的钢质圆柱体上,钢的弹性模量E=21011N/m2, 所受拉力F=0.2t,受拉后应变片的阻值R 的变
19
电桥平衡的条件 :R1/R2=R4/R3
调节RP,最终可以
使R1/R2=R4/R3( R1、 R2是R1、R2并联RP后的
等效电阻),电桥趋于
平衡,Uo被预调到零位,
这一过程称为调零。图
中的R5是用于减小调节
范围的限流电阻。
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单臂电桥
全桥四臂工 作方式的灵敏 度最高,双臂 半桥次之,单 臂半桥灵敏度 最低。
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1.4.2 误差的表示方法
(1)绝对误差
Δ=Ax-A0 当Ax>A0时,为正误差;反之为负误差。
修正值C C=-Δ
A0 =Ax+C
绝对误差和修正值的量纲必须与示值量纲相同。 绝对误差可表示测量值偏离实际值的程度,但不 能表示测量的准确程度。
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。
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本节主要内容:
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第一节 电阻应变式传感器
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一、工作原理应变片的工作原理
金属丝受拉时,l变长、r变小,导致R变大 。
R
l A
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r2
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二、应变片的工作原理
设有一长度为l 、截面积为A、半径为r、电阻率
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箔式应变片的外形
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半导体应变片及金属 丝式应变片的结构
金属丝式应变片的ຫໍສະໝຸດ Baidu内部结构
半导体应变片 外形
2020/10/7
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11
应变片主要性能指标举例
上表中,哪几个型号是半导体应变片? 依据是什么?
2020/10/7
化量仅为0.2,所以必须使用不平衡电桥来测 量这一微小的变化量。下面分析该桥式测量转 换电路是如何将R /R转换为输出电压Uo的。
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三、测量转换电路——不平衡电桥
Uo
Ui 4
( R1 R1
R2 R2
R3 R3
R4 R4
)
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如压力传感器的准确度等级分别为0.05、0.1、0.2、0.3、 0.5、1.0、1.5、2.0等;我国电工仪表的准确度等级分 别为0.1、0.2、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0。
某0.1级压力传感器的量程为100MPa,测量50MPa压力时,
±0.2%。 2020/1传0/7感器引起的最大相对误差精品为PPT 可修改
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(2)相对误差 ①实际相对误差
②示值(标称)相对误差
③满度(引用)相对误差
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1.4.3 准确度
传感器和测量仪表的误差是以准确度表示的。准确 度常用最大引用误差来定义
它表示传感器的最大相对误差为±S%。
仪表引起的最大测量相对误差为
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双臂电桥
R1、 R2为应变 片, R3、R4为固定 电阻 。应变片R1 、 R2 感受到的应变
1~2以及产生的电
阻增量正负号相间,
可以使输出电压Uo 成倍地增大。
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四臂全桥
全桥的四个桥臂都为应变片, 如果设法使试件受力后,应变 片R1 ~ R4产生的电阻增量(或
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12
应变片的粘贴:
1. 去污: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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2.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 。
为的金属单丝,它的电阻值R可表示为
R
l A
l
r2
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
KR线—与性电材的阻料,应力即变学片中的的灵轴敏向度应变x的RR关系K在很x 大范围2-内1是
感受到的应变1~4)正负号相
间,就可以使输出电压Uo成倍 地增大。上述三种工作方式中, 全桥四臂工作方式的灵敏度最 高,双臂半桥次之,单臂半桥 灵敏度最低。采用全桥(或双 臂半桥)还能实现温度自补偿。
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二、应变片的种类与结构
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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3.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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15
4.焊接: 将引线和端子用 烙铁焊接起来, 注意不要把端子 扯断。
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16
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。
2020/10/7
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17
三、测量转换电路——不平衡电桥
金属应变片的电阻变化范围很小,如果直 接用欧姆表测量其电阻值的变化将十分困难, 且误差很大。
例如,有一金属箔式应变片,标称阻值R0为 100,灵敏度K=2,粘贴在横截面积为9.8mm2 的钢质圆柱体上,钢的弹性模量E=21011N/m2, 所受拉力F=0.2t,受拉后应变片的阻值R 的变
19
电桥平衡的条件 :R1/R2=R4/R3
调节RP,最终可以
使R1/R2=R4/R3( R1、 R2是R1、R2并联RP后的
等效电阻),电桥趋于
平衡,Uo被预调到零位,
这一过程称为调零。图
中的R5是用于减小调节
范围的限流电阻。
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单臂电桥
全桥四臂工 作方式的灵敏 度最高,双臂 半桥次之,单 臂半桥灵敏度 最低。