电阻式传感器应变式课件

应变式传感器,压力检测,物理学中的“压强”,=,检测学中的“压力”,在工业生产和日常生活中所提到的压力绝大多数指的是表压，生产中所使用的压力表绝大多数都属于表压传感器，而计量领域多使用绝对压力传感器。,压力检测物理学中的“压强”=检测学中的“压力”,内容导航,压电式传感器,1,电阻应变式传感器,2,电容式传感器,3,霍尔式传感器,4,内容导航压电式传感器1电阻应变式传感器2电容式传感器3霍尔式,内容导航,工作原理,1,应变片结构和粘贴,2,测量电路,3,应变式传感器的应用,4,内容导航工作原理1应变片结构和粘贴2测量电路3应变式传感器的,应变式传感器的组成,弹性元件,应变片,测量电路,核心,受力后产生机械变形,将机械变形转换成电阻变化,将电阻的变化转换为易于处理的电压量输出,应变式传感器的组成弹性元件应变片测量电路核心受力后产生机械变,应变片的结构,应变片的结构,应变片的分类,应变片,金属应变片,半导体应变片,箔式,金属丝式,薄膜式,应变片的分类应变片金属应变片半导体应变片箔式金属丝式薄膜式,箔式应变片的外形,箔式应变片的外形,主要特性及参数,初始电阻值,R0,：应变片粘贴前在温室下测定的电阻值。,允许工作电流,：允许通过应变片而不影响其工作特性的最大电流。（厂家指定）,应变极限,：是应变片所能测量的最大应变值。,主要特性及参数初始电阻值R0：应变片粘贴前在温室下测定的电阻,应变片的粘贴,应变片,粘贴,6.,引线焊接与防护,1.,试件表面处理,5.,粘贴质量检查,4.,固化,2.,确定贴片位置,3.,粘贴,应变片的粘贴应变片6.引线焊接与防护1.试件表面处理5.粘贴,工作原理,电阻应变,效应,导体或半导体材料在外界力的作用下，会产生机械变形，其电阻值也将随着发生变化，这种现象称为电阻应变效应。,工作原理电阻应变 导体或半导体材料在外界力的作用下，会,工作原理,金属丝受拉时，,l,变长、,r,变小，导致,R,变大。,工作原理金属丝受拉时，l变长、r变小，导致R变大。,工作原理,当沿导体或半导体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。,金属导体应变片，受力后阻值变化主要由轴向几何尺寸变化所引起的。,半导体应变片，受力后阻值变化主要由电阻率变化所引起的。,实验证明，无论是金属应变片还是半导体应变片，其电阻相对变化量,R,R,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,K,电阻应变片的灵敏度,（半导体应变片灵敏度比导体灵敏度大几十倍）,工作原理 当沿导体或半导体的长度方向作用均匀,应变片用于测量力,F,的计算公式,由材料力学可知，,x,=,F,/,（,AE,），所以,R,/,R,又可表示为,如果应变片的灵敏度,K,和试件的横截面积,A,以及弹性模量,均为已知，则只要设法测出,R,/,R,的数值，即可获知试件受力,的大小。,思考：如何判断应变片的受力情况？,应变片用于测量力F 的计算公式 由材料力学,由于,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：,测量电路,-,电桥,由于 根据应用要求的不同，可接入不同数目的电阻应变,测量电路,-,单臂电桥,应变片受拉力，,为正,应变片受压力，,为负,测量电路-单臂电桥应变片受拉力，为正,测量电路,-,双臂电桥（半桥）,测量电路-双臂电桥（半桥）,测量电路,-,全桥电路,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,。,为什么要对应变片进行温度补偿？,测量电路-全桥电路 上述三种工作方式中，全,全桥的温度补偿原理,当环境温度升高时，桥臂上的应变片温度同时升高，温度引起的电阻值漂移数值一致，可以相互抵消，所以全桥的温漂较小；半桥也同样能克服温漂。,全桥的温度补偿原理 当环境温度升高时，桥臂上的,应 用,各种悬臂梁,F,F,固定点,固定点,电缆,应 用各种悬臂梁FF固定点固定点电缆,应变片在悬臂梁上的粘贴及变形,应变片在悬臂梁上的粘贴及变形,应变式荷重传感器的外形,及应变片的粘贴位置,F,R,1,R,2,R,4,应变式荷重传感器的外形FR1R2 R4,荷重传感器原理演示,荷重传感器上的应变片在重力作用下产生变形。轴向变短，径向变长。,荷重传感器原理演示 荷重传感器上的应变,电子秤,磅秤,超市打印,秤,远距离显示,电子秤 磅秤超市打印秤远距离显示,人体秤,人体秤,电位器传感器又称为变阻式传感器。它们是由,电阻丝、骨架及电刷,(,活动触点,),三个基本部分组成。,电刷相对于电阻丝的运动可以是,直线,运动和,螺旋,运动，因而可以将直线位移或角位移转换为与其成一定函数关系的电阻或电压输出。,还可以测量一切可以转换为位移的其它物理量参数，如压力、加速度等。,电位器式传感器,电位器传感器又称为变阻式传感器。它们是由电阻丝,工作原理,当,时，电压输出,Uo,为：,工作原理当 时，电压输出Uo为：,电位器式位移传感器是基于电阻分压比原理来进行位移测量的，用于直线位移的测量，最大行程可达,500mm,。由于滑动触点与导电塑料和引出轨道之间相互接触，易磨损。,所以电位器式位移传感器适用于位移变化不是很频繁的场合。,注意事项,电位器式位移传感器是基于电阻分压比原理来进行位移测量的,小 结,电阻应变效应,应变片结构及作用,测量电路,应用,电位器传感器的结构与原理,小 结电阻应变效应,作 业,1,、请将图中,8,个工作应变片连接成全桥电路（只需画出电桥电路）,2,、简述什么是电阻应变效应？,作 业1、请将图中8个工作应变片连接成全桥电路（只需画,电阻式传感器应变式课件,