电阻式传感器原理与应用

假设
略去分母中微量
则有
非线性误差的补偿方法
减少和消除非线性误差的方法，有如下几种： （1）采用差动电桥 （2）提高桥臂比 半差动电桥 在同一试件上分别粘贴两只应变片，一只 感受拉力，一只感受压力，两者符号相反， 大小相等。 半差动电桥不仅能消除非线性误差，而且 可使得电压灵敏度比使用单应变片时提高一倍， 同时还可起到温度补偿作用。
扩散型半导体应变片的结构 1—N型硅；2—P型硅扩散层； 3—二氧化硅绝缘层；4—铝电极；5—引线
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直流电桥电路
当R L 无限大时，电桥有输出电压
如果R 1 为应变片电阻，初始时应变片未受应变，电桥处于平衡状态
此时U 0 =0 电桥处于平衡条件
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当电桥R 1 承受应变产生∆R 1 的变化时，输出电压为
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Байду номын сангаас
燃油油量表电路
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线性输出型节气门位置传感器与ECU的连接
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压阻式进气压力传感器的结构
压阻式进气压力传感器的工作原理
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加速踏板位置传感器的电路与输出特性 1—传感器可调范围；2—控制使用范围；3—全闭；4—全开
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• 安全气囊中央碰撞传感器 • 燃油液位传感器
图4.26
中央碰撞传感器
图4.27
燃油液位传感器
全差动电桥电路 若是在同一试件上分别粘贴四片应变片，其中两片受拉力，两片受压力 将两个应变符号相同的应变片接在相同的桥臂上，则构成全差动电桥。 采用全差动电桥的输出电压是用单应变片工作电桥灵敏度的四倍，是半 差动电桥的两倍。
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电阻式传感器在汽车上的应用
• 汽车上的电阻式传感器主要有翼片式空气流 量计、节气门位置传感器、半导体压阻式进 气压力传感器、加速踏板位置传感器、安全 气囊中央碰撞传感器、可变电阻式液位传感 器等。
电阻式传感器
• 变阻器式传感器 • 工作原理
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• 测量电路
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电阻应变式传感器 工作原理 1)金属电阻应变片
金属电阻应变片的结构 (a)丝式(b)箔式
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• 1)金属电阻应变片
假设一根长度为L横截面积为A电阻率为ρ，则电阻R为
当受到应变作用，L、A和ρ都会发生变化，使得R产生的相对变化为
设金属的截面半径为r,则有
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几种电阻应变式传感器的原理示意图 (a)位移传感器(b)加速度传感器(c)力传感器 (d)扭矩传感器(e)压力传感器
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• 翼片式空气流量计
图4.16
翼片式空气流量计的结构
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图4.19
翼片式空气流量计电路原理
图4.20
翼片式空气流量计的工作原理
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线性输出型 节气门位置传感器 结构与输出特性 (a)结构组成(b)输出特性
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根据材料力学理论，对于受拉压得圆杆有
其中：ε---所承受的应变 μ---材料的泊松比 σ---轴向应力 λ---材料的压阻系数 E---材料的弹性模量 带入原式有
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2)半导体应变片
体型半导体应变片的结构 1—引线；2—半导体片；3—基片
测量电路
直流电桥电路 (1)平衡条件
薄膜型半导体应变片的结构 1—锗膜；2—绝缘层；3—金属箔基底； 4—引线