力敏传感器 ppt课件
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传感器原理及应用PPT教程课件专用
湿度传感器
湿度传感器能够监测室内湿度变化，与加湿器、除湿器等设备配合，保持室内湿度在适宜 范围内，避免潮湿或干燥对家居环境和人体健康的影响。
光照传感器
光照传感器能够感知室内光线强弱，与照明设备联动，实现室内光线的自动调节。同时， 还可用于窗帘、百叶窗等设备的自动控制，提高室内采光效果。
未来发展趋势预测
传感器应用领域
医疗领域
用于监测人体生理参数，如体 温、血压、心率等，以及医疗 设备中的控制和检测。
智能家居
用于实现家庭环境的智能化控 制，如温度控制、照明控制等。
工业自动化
用于检测和控制生产过程中的 各种参数，如温度、压力、流 量等。
环保领域
用于监测大气、水质等环境参 数，为环境保护提供数据支持。
传感器与通信接口的电路 设计
介绍传感器与通信接口之间的 电路设计，包括信号调制、解 调、编码、解码等。
接口电路设计的实例分析
通过具体案例，分析接口电路 设计的实现过程及效果。
06 传感器在物联网和智能家 居中应用展望
物联网中传感器作用及发展趋势
物联网中传感器的作用
物联网中的传感器是实现万物互联的基础， 它们能够感知和测量各种物理量，如温度、 湿度、压力、光照等，并将这些数据转换为 可处理和传输的数字信号，为物联网应用提 供实时、准确的数据支持。
新型传感器的研发
针对特定应用场景和需求，未来将研发更多新型传感器。例如，柔性传感器、生物传感器、化学传感器 等，它们将具有更高的灵敏度、选择性和稳定性，为物联网和智能家居等领域的发展提供有力支持。
THANKS FOR WATCHING
感谢您的观看
牌和型号。
注意传感器的尺寸、重量、 安装方式等是否符合应用场
湿度传感器能够监测室内湿度变化，与加湿器、除湿器等设备配合，保持室内湿度在适宜 范围内，避免潮湿或干燥对家居环境和人体健康的影响。
光照传感器
光照传感器能够感知室内光线强弱，与照明设备联动，实现室内光线的自动调节。同时， 还可用于窗帘、百叶窗等设备的自动控制，提高室内采光效果。
未来发展趋势预测
传感器应用领域
医疗领域
用于监测人体生理参数，如体 温、血压、心率等，以及医疗 设备中的控制和检测。
智能家居
用于实现家庭环境的智能化控 制，如温度控制、照明控制等。
工业自动化
用于检测和控制生产过程中的 各种参数，如温度、压力、流 量等。
环保领域
用于监测大气、水质等环境参 数，为环境保护提供数据支持。
传感器与通信接口的电路 设计
介绍传感器与通信接口之间的 电路设计，包括信号调制、解 调、编码、解码等。
接口电路设计的实例分析
通过具体案例，分析接口电路 设计的实现过程及效果。
06 传感器在物联网和智能家 居中应用展望
物联网中传感器作用及发展趋势
物联网中传感器的作用
物联网中的传感器是实现万物互联的基础， 它们能够感知和测量各种物理量，如温度、 湿度、压力、光照等，并将这些数据转换为 可处理和传输的数字信号，为物联网应用提 供实时、准确的数据支持。
新型传感器的研发
针对特定应用场景和需求，未来将研发更多新型传感器。例如，柔性传感器、生物传感器、化学传感器 等，它们将具有更高的灵敏度、选择性和稳定性，为物联网和智能家居等领域的发展提供有力支持。
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牌和型号。
注意传感器的尺寸、重量、 安装方式等是否符合应用场
第四章力敏材料与力传感器,
实验证明，电阻丝及应变片的电阻相对变化量 RR与材料力学中的轴向应变x的关系在很大范围内 是线性的，即
R R
Kx
2-1
K—电阻应变片的灵敏度
3. 测量电路——不平衡电桥
Uo
Ui 4
( R1 R1
R2 R2
R3 R3
R4 R4
)
2-3
由于 R R K
∴
力敏材料与力传感器
1. 弹性敏感元件 2. 应变式电阻传感器 3. 压阻式压力传感器 4. 压电式传感器 5. 电容式传感器 6. 电感式传感器 7. 转矩传感器
力是基本物理量之一，因此各种动态、静 态力的大小的测量是十分重要的。
力的测量需要通过力传感器间接完成，力 传感器是将各种力学量转换为电信号的器件。
Uo
Ui 4
K (1
2
3
4)
根据应用要求的不同，可接入不同数目的电阻 应变片，一般分为下面几种形式的电桥：
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。
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。
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 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。
1
00 103 2 10
R R
Kx
2-1
K—电阻应变片的灵敏度
3. 测量电路——不平衡电桥
Uo
Ui 4
( R1 R1
R2 R2
R3 R3
R4 R4
)
2-3
由于 R R K
∴
力敏材料与力传感器
1. 弹性敏感元件 2. 应变式电阻传感器 3. 压阻式压力传感器 4. 压电式传感器 5. 电容式传感器 6. 电感式传感器 7. 转矩传感器
力是基本物理量之一，因此各种动态、静 态力的大小的测量是十分重要的。
力的测量需要通过力传感器间接完成，力 传感器是将各种力学量转换为电信号的器件。
Uo
Ui 4
K (1
2
3
4)
根据应用要求的不同，可接入不同数目的电阻 应变片，一般分为下面几种形式的电桥：
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。
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。
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 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。
1
00 103 2 10
传感器原理及应用ppt课件
图1-3 传感器的重复性
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24
（3）重复性 重复性表示传感器在输入量按同一方向作全量
程连续多次变动时所得到的特性曲线的不一致程 度，如图1-3所示，用公 式表示为
x
mmax ymax
100%
（1-5）
式中，⊿mmax取⊿ m1、 ⊿ m2中最大的计算，ymax为满 量程输出值。
传感器输出特性的不重复性主要是由传感器的机械
定的规律转换成可用输出信号的器件或装置。通常由
对被测量敏感的元件和转换元件组成，其中敏感元件
是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分，如应
变式压力传感器中的弹性膜片，就是敏感元件；转换
元件是指传感器中能将敏感元件感受或响应到的被测
量转换成适于传输或测量的电信号（电压、电流）部
分，如电阻应变片就是转换元件。
要，传感器必须向小型化、微型化方向发展，以便减小体积 和质量。
4. 向多功能化方向发展 传感器多功能化也是传感器今后发展的一个重要方向，
在一块集成传感器上综合多个传感器的功能，可以同时测量 多个被测量，它可以借助于敏感元件中的不同物理结构或化 学物质及其不同的表征方式，用单独一个传感器系统来同时 实现多种传感器的功能。
组成网络直接通信，实现数据的实施发布、共享，以 及网络控制器对节点的控制操作。另外，通过 Internet网，传感器与用户之间可异地交换信息，厂 商能直接与异地用户交流，能及时完成传感器故障诊 断，指导用户维修或交换新仪器改进的数据，软件升 级等工作。另外，在微机电技术、自组织网络技术、 低功耗射频通信技术及低功耗微型计算机技术的共同 促进下，传感器朝微型化和网络化的方向迅速发展， 产生了无线传感器网络。
ppt课件
17
传感器技术ppt课件
• 电压衰减---是接近开关接通负载后（负载电流为Ie时）开关两端的电压值； • 空载电流---是指在没有负载时，测量所得的传感器自身所消耗的电流； • 剩余电流（漏电流）---是接近开关断开时，流过负载的电流；
8
第一章 感应式接近开关
输出电路：（直流三线型）
NPN型
棕色(BN)
PNP型
棕色(BN)
21
目录
第三章 光电开关
第一节、简 介 第二节、漫反射型光电开关 第三节、反光板型光电开关 第四节、对射型光电开关
22
第三章 光电开关
第一节 简介 光电开关利用光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的
目的。
23
第三章 光电开关
基本工作原理
目标物
发射器
控制电路
1 0
1
0
接收器
信号处理电路 输出电路
第三节 热电阻 热电阻常用于低温测量（测温范围：-200-500℃）。
工作原理： 热电阻是由一种对温度非常敏感的金属材料构成。自身电阻随温度 变化而变化（电阻增加或减少），输出信号：电阻。
电气符号
39
第四章 温度传感器
第三节 热电阻 分类：
热电阻分正温度系数和负温度系数。 正温度系数：热电阻 阻值随着温度的升高而增大； 负温度系数：热电阻 阻值随着温度的升高而减小；
近开关的工作电压及输出电流需 通过计算确定串联开关的数量。
总压降 U总降= U降 * n; 额定电流Ie串= Ie - Io * n
U降----单个接近开关的电压衰减值； Ie----单个接近开关的额定电流；
n----串联接近开关数量；
13
第一章 感应式接近开关
多开关并联接线图：
8
第一章 感应式接近开关
输出电路：（直流三线型）
NPN型
棕色(BN)
PNP型
棕色(BN)
21
目录
第三章 光电开关
第一节、简 介 第二节、漫反射型光电开关 第三节、反光板型光电开关 第四节、对射型光电开关
22
第三章 光电开关
第一节 简介 光电开关利用光强度的变化转换成电信号的变化来实现控制的
目的。
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第三章 光电开关
基本工作原理
目标物
发射器
控制电路
1 0
1
0
接收器
信号处理电路 输出电路
第三节 热电阻 热电阻常用于低温测量（测温范围：-200-500℃）。
工作原理： 热电阻是由一种对温度非常敏感的金属材料构成。自身电阻随温度 变化而变化（电阻增加或减少），输出信号：电阻。
电气符号
39
第四章 温度传感器
第三节 热电阻 分类：
热电阻分正温度系数和负温度系数。 正温度系数：热电阻 阻值随着温度的升高而增大； 负温度系数：热电阻 阻值随着温度的升高而减小；
近开关的工作电压及输出电流需 通过计算确定串联开关的数量。
总压降 U总降= U降 * n; 额定电流Ie串= Ie - Io * n
U降----单个接近开关的电压衰减值； Ie----单个接近开关的额定电流；
n----串联接近开关数量；
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第一章 感应式接近开关
多开关并联接线图：
电子课件-《传感器技术与应用》-A05-3188 第四章 力敏传感器
第四章 力敏传感器
常见的压电式传感器
第四章 力敏传感器
2.压电材料特点和分类
用于制作压电元件的压电材料一般分为三大类： 一是压电晶体（单晶），它包括石英晶体和其他 压电单晶； 二是压电陶瓷； 三是新型压电材料，其中有压电半导体和有机高 分子压电材料两种。
第四章 力敏传感器
石英晶体薄片
压电陶瓷
第四章 力敏传感器
二、压电材料的主要特性参数
1.压电常数
压电常数是衡量材料压电效应强弱的参数，它直接 关系到压电元件输出的灵敏度。
2.弹性常数
压电材料的弹性常数、刚度决定着压电元件的固有 频率和动态特性。
3.介电常数
对于一定形状、尺寸的压电元件，其固有电容与介 电常数有关；而固有电容又影响着压电传感器的频率 下限。
电阻应变片的工作原理是利用导体或半导体材料 的电阻应变效应，即导体或半导体材料在外力作用下， 会产生机械变形，其电阻值也将随着发生变化的现象。
第四章 力敏传感器
实验表明，在金属丝的弹性变形范围内，当金属 丝受外力作用时，其长度和截面积都会发生变化，当 金属丝受外力作用而伸长时，其长度增加，而截面积 减少，电阻值便会增大。当金属丝受外力作用而压缩 时，长度减小而截面增加，电阻值则会减小。
第四章 力敏传感器
二以使用面积和电阻值表示，如 （3×10）mm2，120Ω。
2.应变片的灵敏系数K 3.应变片允许工作电流 4.应变极限 5.横向效应
第四章 力敏传感器
三、电阻应变片的选用
1.电阻应变片的选择 （1）应变片结构形式的选择
第四章 力敏传感器
名称 丝式 箔式 薄膜式
特点 制造简单、价格便宜、性能稳定、易于粘贴等优点，但蠕 变较大，金属丝易脱胶，逐渐被箔式所取代，多用于大批量、 一次性试验 表面积与截面积之比大，散热条件好，允许通过较大电流， 从而增大输出信号，提高灵敏度；可根据测量需要制成任意 形状，在制造工艺上能保证敏感栅尺寸准确线条均匀；具有 较好的可挠性，有利于粘贴及应变的传递；易加工，适于批 量生产 应变灵敏系数大，允许电流密度大，工作范围广，易实现 工业化生产，但难以控制电阻与温度和时间的变化关系，是 一种很有前途的新型应变片
力敏传感器的概念
3.常用压强单位换算表
常用压强单位换算表
THANK YOU
2.压力、压强的概念
压强的概念
物体单位面积上受到的压力叫做压强。
1巴（bar）=1标准大气压（ATM）=1公斤/ 平方厘米 =100千帕（KPa)=0.1兆帕（MPa） 欧美等国家习惯使用psi（磅/平方英寸）作 单位： 1psi=6.895kPa
课程内容 Course Contents
3. 常用压强单位换算表
力敏传感器的概念
课程内容 Course Contents
压强单位换算表
课程内容 Course Contents
1 . 力敏传感器的概念
1.力敏传感器的概念
力敏传感器的概念
力敏传感器是用来检测气体、固体、液体等物质间相互作用力的传 感器。 可用于测量位移、加速度、力、力矩、压力等各种参数，由于它们 都与机械应力有关，这类传感器常被称为力敏传感器。
课程内容 Course Contents
2. 压力、压强的概念
2.压力、压强的概念
压力的概念
压力在物理学方面指垂直作用在物体表 面上的力。受力物是物体的支持面，作用点 在接触面上，方向垂直于接触面，在受力物 体是水平面的情况下，压力（F）=物重 （G）。在这种情况下，压力单位为 牛顿 （简称 牛 字母为“N”）。 1牛顿(N)=0.225磅力(lbf)=0.102千克力(kgf). 1千克力(kgf)=9.8牛顿(N)
力敏传感器及其应用共28页PPT
力敏传感器及其应用
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
Hale Waihona Puke 21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
谢谢！
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
Hale Waihona Puke 21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
《力传感器》课件
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详细描述
力传感器是一种能够检测和测量力的装置，它通常由敏感元件和转换电路组成。敏感元件能够将力信号转换为电 信号或数字信号，而转换电路则负责将电信号进一步处理成可用的输出信号。力传感器的种类繁多，根据不同的 应用需求，可以选择不同类型的力传感器。
力传感器的分类
要点一
总结词
根据不同的分类标准，可以将力传感器分为不同的类型。 按测量方式可分为应变式、压阻式、电容式、压电式等； 按输出信号可分为模拟输出和数字输出两种类型。
详细描述
线性范围越宽，表示传感器能够测量的力值范围越大。在实际应用中，为了确 保测量的准确性和可靠性，应选择线性范围与所需测量力值相匹配的传感器。
稳定性
总结词
稳定性是指力传感器在长时间工作或 多次使用后，其性能参数保持不变的 能力。
详细描述
稳定性好的力传感器能够长期保持其 性能参数，确保测量的一致性和准确 性。而稳定性差的传感器则可能出现 性能衰减或漂移，导致测量误差。
压电式力传感器原理
总结词
基于压电效应的力传感器
优点
灵敏度高、响应速度快、结构简单。
详细描述
压电式力传感器利用压电材料的压电效应 原理，当受力时，压电材料产生电荷，通 过测量电荷量可以推算出受力的大小。
应用领域
广泛应用于冲击、振动、压力等测量领域 。
电容式力传感器原理
01 总结词
基于电容原理的力传感器
02
详细描述
电容式力传感器利用电容原理 ，通过测量电容量变化来推算 受力的大小。电容式力传感器 通常由两个平行板组成，当受 力时，平行板间距离发生变化 ，导致电容量的变化。
03
优点
04
《传感器培训》课件ppt精品模板分享(带动画)
环境监测：传感器在环境监测中的应用，实现空气质量、水质、土壤等环境参数的监测
单击此处输入你的正文，请阐述观点
传感器的定义和分类
传感器的原理及应用
传感器的性能指标与选型
传感器的组成结构
直接测量：通过传感器直接得到测量结果
单击添加正文，文字是思想的提炼
粗大误差：由于人为因素或环境因素引起的误差
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传感器的分类：根据不同的应用领域和测量原理，传感器可以分为多种类型，如电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、磁电式传感器、光电式传感器等。
传感器的应用：传感器在各个领域都有广参数监测，环保领域中的气体、水质监测等。
添加标题
传感器技术的发展趋势：探讨传感器技术的发展趋势，如智能化、微型化、集成化等，以及未来传感器技术的应用前景。
传感器的主要性能指标：包括线性范围、灵敏度、分辨率、精度、稳定性等。
传感器的评价方法：根据实际应用需求，对传感器的各项性能指标进行综合评价，选择最适合的传感器。
不同类型传感器的特点及应用领域：介绍不同类型传感器的特点，如电阻式、电容式、电感式、光电式等，以及它们在不同领域的应用。
明确测量要求：根据实际需求选择合适的传感器类型和量程
考虑环境因素：考虑温度、湿度、压力、腐蚀等环境因素对传感器的影响
考虑精度和稳定性：选择精度高、稳定性好的传感器，以确保测量结果的准确性和可靠性
考虑成本：在满足测量要求的前提下，选择性价比高的传感器
考虑安装和维护方便性：选择易于安装和维护的传感器，以降低使用成本和减少故障率
网络化：传感器与互联网技术相结合，实现远程监控和数据传输 传感器应用领域
传感器应用领域
工业自动化：传感器在生产线上的应用，实现自动化生产和质量控制
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传感器的定义和分类
传感器的原理及应用
传感器的性能指标与选型
传感器的组成结构
直接测量：通过传感器直接得到测量结果
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粗大误差：由于人为因素或环境因素引起的误差
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传感器的分类：根据不同的应用领域和测量原理，传感器可以分为多种类型，如电阻式传感器、电容式传感器、电感式传感器、磁电式传感器、光电式传感器等。
传感器的应用：传感器在各个领域都有广参数监测，环保领域中的气体、水质监测等。
添加标题
传感器技术的发展趋势：探讨传感器技术的发展趋势，如智能化、微型化、集成化等，以及未来传感器技术的应用前景。
传感器的主要性能指标：包括线性范围、灵敏度、分辨率、精度、稳定性等。
传感器的评价方法：根据实际应用需求，对传感器的各项性能指标进行综合评价，选择最适合的传感器。
不同类型传感器的特点及应用领域：介绍不同类型传感器的特点，如电阻式、电容式、电感式、光电式等，以及它们在不同领域的应用。
明确测量要求：根据实际需求选择合适的传感器类型和量程
考虑环境因素：考虑温度、湿度、压力、腐蚀等环境因素对传感器的影响
考虑精度和稳定性：选择精度高、稳定性好的传感器，以确保测量结果的准确性和可靠性
考虑成本：在满足测量要求的前提下，选择性价比高的传感器
考虑安装和维护方便性：选择易于安装和维护的传感器，以降低使用成本和减少故障率
网络化：传感器与互联网技术相结合，实现远程监控和数据传输 传感器应用领域
传感器应用领域
工业自动化：传感器在生产线上的应用，实现自动化生产和质量控制
应变式力传感器示意图课件
n 产生机械滞后的原因，主要是金属丝、粘结剂和 基底在承受机械应变后都留有残余变形。
n 零漂：已粘贴的应变片，在温度保持恒定、试件 上没有应变的情况下，应变片的指示应变会随时 间的增长而逐渐变化，此变化就是应变片的零点 漂移。
n 蠕变：已粘贴的应变片，在温度保持恒定时，承 受某一恒定机械应变长时间的作用，应变片的指 示应变会随时间而变化。
n 当温度在-200℃--0℃范围内时，铂热电阻和温度 的关系为
当温度在0℃--850℃范围内时，铂热电阻和温度 的关系为
n 式中 t —摄氏温标下的温度值；
Rt—t℃时的阻值； R0—0℃时的阻值；
A— 常数，
B— 常数，
C— 常数，
n 2 铜热电阻传感特性 n 铜热电阻的温度系数比铂热电阻大，价格低，而
n 温度改变引起电阻变化的主要因素有二：其一是应 变片电阻丝的温度系数；其二是电阻丝材料与试件 材料的线膨胀系数不同。
n 5 应变极限
n 指当温度一定时，指示应变和真实应变的相对差值 不超过一定数值时的最大真实应变数值。一般规定 此差值为10％，即指示应变数值为真实应变的90％ 时的真实应变值称为应变片的极限。
但是在输出结果中还存在始终等于同相输入Ui+
的另一项，这使得输出电压与差分输入电压呈
非线性关系。
n 图2-34为改进的差动放大电路。利用虚短和虚 断的概念，得到Uo的表达式为
n 令Z2＝Z1，Z3=Zf
n 2.1.3 电阻应变片的主要特性
n 1 灵敏系数
n 灵敏系数为应变片的电阻相对变化与试件主应力 方向的应变之比。
n 电阻应变片的灵敏系数与单纯的电阻丝的灵敏系 数是不相同的,原因：
(1) 试件的形变是通过剪力传到敏感栅上的。
n 零漂：已粘贴的应变片，在温度保持恒定、试件 上没有应变的情况下，应变片的指示应变会随时 间的增长而逐渐变化，此变化就是应变片的零点 漂移。
n 蠕变：已粘贴的应变片，在温度保持恒定时，承 受某一恒定机械应变长时间的作用，应变片的指 示应变会随时间而变化。
n 当温度在-200℃--0℃范围内时，铂热电阻和温度 的关系为
当温度在0℃--850℃范围内时，铂热电阻和温度 的关系为
n 式中 t —摄氏温标下的温度值；
Rt—t℃时的阻值； R0—0℃时的阻值；
A— 常数，
B— 常数，
C— 常数，
n 2 铜热电阻传感特性 n 铜热电阻的温度系数比铂热电阻大，价格低，而
n 温度改变引起电阻变化的主要因素有二：其一是应 变片电阻丝的温度系数；其二是电阻丝材料与试件 材料的线膨胀系数不同。
n 5 应变极限
n 指当温度一定时，指示应变和真实应变的相对差值 不超过一定数值时的最大真实应变数值。一般规定 此差值为10％，即指示应变数值为真实应变的90％ 时的真实应变值称为应变片的极限。
但是在输出结果中还存在始终等于同相输入Ui+
的另一项，这使得输出电压与差分输入电压呈
非线性关系。
n 图2-34为改进的差动放大电路。利用虚短和虚 断的概念，得到Uo的表达式为
n 令Z2＝Z1，Z3=Zf
n 2.1.3 电阻应变片的主要特性
n 1 灵敏系数
n 灵敏系数为应变片的电阻相对变化与试件主应力 方向的应变之比。
n 电阻应变片的灵敏系数与单纯的电阻丝的灵敏系 数是不相同的,原因：
(1) 试件的形变是通过剪力传到敏感栅上的。
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2020//27
5
2020/12/27
6
一、 应变式传感器
1、工作原理 2、金属应变片的主要特性 3、测量电路 4、温度误差及其补偿 5、应变式传感器应用
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1、 工作原理
（1）电阻应变效应
R＝ l
A
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F Δl、ΔA 、Δρ ΔR
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Rl
Rl
AA
半径为r的圆导体，A=πr2，ΔA/A=2Δr/r
丝绕式
敏感栅 基底 覆盖层
直径为0.025mm左右的合金电阻丝 绝缘 保护
位移、力、力矩、加速度、压力
弹性敏 感元件
应变
外力作用
应变片
被测对象表面产生微小机械变形
应变片敏感栅随同变形
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电阻值发生相应变化
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应变片的类型和材料
金属丝式 金属箔式
回线式 短接式
金属薄膜式
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输出电压：
R4 R1
UO
(1 R2 R1
R3 R1
R1 R1
)1
R4 R3
U
UO
n
1n2
R1U R1
电桥灵敏度定义为:
ku
UO R1 / R1
ku
n
1 n2
U
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当n =1 时，得
ku
U 4
UO
U 4
R1 R1
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(2)非线性误差及其补偿
略去分母中的ΔR1/R1项 ,假设ΔR1/R1<<1 单臂电桥，即R1桥臂变化ΔR，理想的线性关系
U0'
U 4
R R
实际输出电压 U 0U 4R R 2 RU 4 R R 11 2 R R 1
电桥的相对非线性误差为
U U 0 0 ' 1 1 1 2 R R 1 1 1 1 2 R R 1 1 2 R R 1 2 K
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电阻值大
可以加大应变片承受电压； 输出信号大； 敏感栅尺寸也增大。
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（二）灵敏系数
k R/ R
“标称灵敏系数”：应变片的灵敏系数Ｋ是通过抽样测 定得到的,产品包装上表明的“标称灵敏系数”是出厂 时测定该批产品的平均灵敏系数值。
电阻应变片的灵敏系数k < 电阻丝的灵敏系数k0 粘结层传递变形失真
敏感栅的纵栅愈窄、愈长，而横栅愈宽、愈 短，则横向效应的影响愈小。
3、 电阻应变片的测量电路
1 直流电桥 2 非线性误差及其补偿
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(1) 直流电桥
直流电桥的工作原理
I L U R L ( R 1 R 2 )R 3 ( R 4 ) R 1 R R 1 4 R - 2 R ( 2 R R 3 3 R 4 ) R 3 R 4 ( R 1 R 2 )
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第八章 力敏传感器
概述 应变式传感器 压阻式传感器
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一、概述
★ 基本原理：将被测的非电量转换成电 阻值的变化。
★ 构成电阻的材料种类很多，如导体、 半导体、电解质溶液等。
★ 引起电阻变化的物理原因也很多，如 导体、半导体的长度变化或内应力变化、 温度变化等。
k0R R12/
1 2 材料的几何尺寸变化引起的
k 0 / 材料的电阻率ρ随应变引起的（压阻效应）
金属材料：k0以前者为主（μ = 0.25～0.5 (钢 μ = 0.285 ）
k0≈1.5～2
半 导 体：k0值主要是由电阻率相对变化所决定
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R R
k0
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（3） 应变片的基本结构与种类
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减小非线性误差 采用的措施为：
IL=0时电桥平衡
平衡条件 :
R1R4=R2R3 R1/R2=R3/R4
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R1
R2
IL
RL
R4 R3
U
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2、不平衡直流电桥的工作原理及灵敏度
R1 R3
R2
U0
R4
U
UOU(R1R 1R R42)R R32R 3R4
R1R4 R2R3
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应变片工作时，R1其电阻变化为ΔR，设桥臂比n=R2/R1
原因： 还存在有横向效应
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（三）横向效应
敏感栅是由多条直线和圆弧部分组成 直线段：沿轴向拉应变εx，电阻 圆弧段：沿轴向压应度εy 电阻
εy εx
K (箔式应变片)
εy
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横向效应
应变片的横栅部分将纵栅部分的电阻变化抵消 了一部分，降低了整个电阻应变片的灵敏度， 带来测量误差，其大小与敏感栅的构造及尺寸 有关。
金属丝式应变片
1-基片；2-电阻丝； 3-覆盖层；4-引出线
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金属箔式应变片
在绝缘基底上，将厚度为0.003～0.01mm 电阻箔材，利用照相制板或光刻腐蚀的方法， 制成适用于各种需要的形状。
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优点 ：
（1）尺寸准确，线条均匀，适应不同的测量要求; （2）可制成多种复杂形状尺寸准确的敏感栅; （3）与被测试件接触面积大，粘结性能好;
问题：难控制电阻与温度和时间的变化关系
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2 、金属应变片的主要特性
（一）应变片的电阻值 R （二）灵敏系数 （三）横向效应
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（一）应变片的电阻值 R
应变片在未经安装也不受外力情况下， 在室温下测得的电阻值
电阻系列：60、120、200、350、500、1000Ω
由材料力学可知，在弹性范围内，
l / l , r / r , / E
R(12E)
R
ε为导体的纵向应变，其数值一般很小，常以微应变度量； μ为电阻丝材料的泊松比，一般金属μ=0.3~0.5； λ为压阻系数，与材质有关；σ为应力值；E为材料的弹性模量；
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（2）金属电阻的灵敏系数
精品资料
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• 你怎么称呼老师？ • 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你
是否会认为老师的教学方法需要改进？ • 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭 • “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我
笨，没有学问无颜见爹娘 ……” • “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
散热条件好，允许电流大，灵敏度提高; （4）横向效应可以忽略; （5）蠕变、机械滞后小，疲劳寿命长。
缺点：
电阻值的分散性大 阻值调整
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金属薄膜应变片
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 料薄膜敏感栅，再加上保护层。
优点：应变灵敏系数大，允许电流密度大， 工作范围广，易实现工业化生产