《傳感器與檢測(cè)技術(shù)》精品課件-第二章-電阻式傳感器(120P)

1、傳感器與檢測(cè)技術(shù)精品課件-第二章-電阻式傳感器(120P)傳感器與檢測(cè)技術(shù)精品課件-第二章-電阻式傳感器(120P2.1 概述1. 傳感器定義 傳感器是借助檢測(cè)元件將一種形式的信息轉(zhuǎn)換成另一種信息的裝置。 物理量電量 目前，傳感器轉(zhuǎn)換后的信號(hào)大多為電信號(hào)。因而從狹義上講，傳感器是把外界輸入的非電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置。2.1 概述1. 傳感器定義 傳感器是借助檢測(cè)元件將一2. 傳感器的構(gòu)成 傳感器由敏感器件與輔助器件組成。敏感器件的作用是感受被測(cè)物理量，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換輸出。輔助器件則是對(duì)敏感器件輸出的電信號(hào)進(jìn)行放大、阻抗匹配，以便于后續(xù)儀表接入。 dV2. 傳感器的構(gòu)成 傳感器由敏感器件與輔

2、助器件第二章 電阻傳感器 利用電阻傳感器可以測(cè)量角位移、直線(xiàn)位移、應(yīng)變、力、加速度、重量、轉(zhuǎn)矩、溫度、濕度、氣體成分及濃度、磁場(chǎng)強(qiáng)度等。第二章 電阻傳感器第一節(jié) 電位器式傳感器 電位器是大家十分熟悉的三端電子器件，改變其滑動(dòng)臂的位置，也就改變了電路的分壓比。電位器有直線(xiàn)式和圓盤(pán)式之分，在非電量電測(cè)中，可分別用于測(cè)量直線(xiàn)位移x和角位移。電子電路中使用的電位器性能較差，檢測(cè)技術(shù)中使用的電位器傳感器耐磨程度是普通電位器的數(shù)百倍甚至數(shù)千倍，溫漂也小于萬(wàn)分之一第一節(jié) 電位器式傳感器 電位器是大家十分熟悉的2.2 電阻式傳感器電阻式傳感器是把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電阻變化的一種傳感器,按工作的原理可分為:變阻器式、

3、電阻應(yīng)變式、熱敏式、光敏式、電敏式.1 變阻器式傳感器2.2 電阻式傳感器電阻式傳感器是把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電阻變化的一等效電路分析:xL2.2 電阻式傳感器L-變阻器總長(zhǎng);x-電刷移動(dòng)量.R-總電阻; RL電刷電阻;R=K*LL=R/KEE1Lx=RRL=EE1x=L*E1 / E等效電路分析:xL2.2 電阻式傳感器L-變阻器總長(zhǎng);R=K分壓比電路的計(jì)算公式如下： 直滑電位器式傳感器的輸出電壓Uo與滑動(dòng)觸點(diǎn)C的位移量x成正比： 對(duì)圓盤(pán)式電位器來(lái)說(shuō)，Uo與滑動(dòng)臂的旋轉(zhuǎn)角度成正比： 分壓比電路的計(jì)算公式如下： 直滑電位(2) 變阻器式傳感器的性能參數(shù): 1)線(xiàn)性(或曲線(xiàn)的一致性); 4)移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)角

4、度范圍; 2) 分辨率; 5)電阻溫度系數(shù); 3)整個(gè)電阻值的偏差; 6)壽命;(3)變阻器式傳感器的分類(lèi)2.2 電阻式傳感器按測(cè)量類(lèi)型：?jiǎn)稳﹄娢黄鞫嗳﹄娢黄髦本€(xiàn)滑動(dòng)式電位器(2) 變阻器式傳感器的性能參數(shù):(3)變阻器式傳感器的分類(lèi)變阻器式傳感器產(chǎn)品2.2 電阻式傳感器變阻器式傳感器產(chǎn)品2.2 電阻式傳感器1 圖2-1 電位器傳感器a）圓盤(pán)式 b）直線(xiàn)式1 圖2-1 電位器傳感器 360度圓盤(pán)形電位器傳感器(測(cè)量角位移) 右圖所示的360度圓盤(pán)形電位器的中間焊片為滑動(dòng)片，右邊焊片接地，左邊焊片接電源。 接地 360度圓盤(pán)形電位器傳感器(測(cè)量角位移) 直線(xiàn)式電位器傳感器 運(yùn)動(dòng)方向直線(xiàn)式電位器傳

5、感器 運(yùn)動(dòng)方向 直線(xiàn)電位器傳感器用于測(cè)量直線(xiàn)位移外殼接地電位器的滑動(dòng)片隨不銹鋼滑竿而左右移動(dòng)。 直線(xiàn)電位器傳感器用于測(cè)量直線(xiàn)位移外殼接地電位器的滑動(dòng)片隨不 360度圓盤(pán)形電位器傳感器也可以用于測(cè)量直線(xiàn)位移位移 鋼絲繞在圓盤(pán)形電位器傳感器的轉(zhuǎn)軸上。測(cè)量轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)（角度），再乘以轉(zhuǎn)軸的直徑和，就等于鋼絲拉出的長(zhǎng)度。接地 360度圓盤(pán)形電位器傳感器也可以用于測(cè)量直線(xiàn)位移位移 案例：重量的自動(dòng)檢測(cè)-配料設(shè)備 比較重量設(shè)定原材料2.2 電阻式傳感器原理：彈簧-力-位移 -電位器-電阻案例：重量的自動(dòng)檢測(cè)-配料設(shè)備 比較重量設(shè)定原材料2.2 案例：煤氣包儲(chǔ)量檢測(cè)煤氣包鋼絲2.2 電阻式傳感器原理：鋼絲

6、-收線(xiàn)圈數(shù) -電位器 -電阻案例：煤氣包儲(chǔ)量檢測(cè)煤氣包鋼絲2.2 電阻式傳感器原理：鋼絲案例：玩具機(jī)器人（廣州中鳴數(shù)碼 ）2.2 電阻式傳感器原理：電機(jī)-轉(zhuǎn)角 -電位器 -電阻案例：玩具機(jī)器人（廣州中鳴數(shù)碼 ）2.2 電阻式傳感器原理： 我們先來(lái)做一個(gè)實(shí)驗(yàn)。當(dāng)我們用力拉電阻絲時(shí)，電阻絲的長(zhǎng)度略有增加，直徑略有減小，從而導(dǎo)致電阻值R變大。在我們這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，電阻絲的阻值從初始狀態(tài)的10.00增大到10.05，如圖2-4所示。導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外界力的作用下，會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形，其電阻值也將隨著發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱(chēng)為應(yīng)變效應(yīng)。在工業(yè)中，將試材受力后所產(chǎn)生的長(zhǎng)度相對(duì)變化量xl/l，稱(chēng)為縱向應(yīng)變。 我們先來(lái)

7、做一個(gè)實(shí)驗(yàn)。當(dāng)我們用力拉電阻絲時(shí)，電阻一、應(yīng)變?cè)硌菔?金屬絲受拉時(shí)，l變長(zhǎng)、r變小，導(dǎo)致R變大 。一、應(yīng)變?cè)硌菔窘饘俳z受拉時(shí)，l變長(zhǎng)、r變小，導(dǎo)致R變大 。二、應(yīng)變片的工作原理 設(shè)有一長(zhǎng)度為、截面積為A、半徑為r、電阻率為的金屬單絲，它的電阻值R可表示為 K電阻應(yīng)變片的靈敏度 當(dāng)沿金屬絲的長(zhǎng)度方向作用均勻拉力（或壓力）時(shí)，上式中、r、l都將發(fā)生變化，從而導(dǎo)致電阻值R發(fā)生變化。 當(dāng)金屬絲受拉時(shí)，l將變長(zhǎng)、r變小，均導(dǎo)致R變大； 某些半導(dǎo)體受拉時(shí)，將變大，導(dǎo)致R變大。 電阻絲及應(yīng)變片的電阻相對(duì)變化量R R與材料力學(xué)中的軸向應(yīng)變x的關(guān)系在很大范圍內(nèi)是線(xiàn)性的，即 二、應(yīng)變片的工作原理 設(shè)有一長(zhǎng)度為

8、應(yīng)變片用于測(cè)量力F的計(jì)算公式 由材料力學(xué)可知，x=F /(AE)，所以R /R又可表示為 如果應(yīng)變片的靈敏度K 和試件的橫截面積A以及彈性模量均為已知，則只要設(shè)法測(cè)出R /R的數(shù)值，即可獲知試件受力的大小，可用于電子秤的稱(chēng)重和測(cè)量拉力等。應(yīng)變片用于測(cè)量力F的計(jì)算公式 由材料力應(yīng)變片的應(yīng)用將應(yīng)變片粘貼在斜拉繩表面，可測(cè)量斜拉繩所受的拉力應(yīng)變片可用于電子秤應(yīng)變片的應(yīng)用將應(yīng)變片粘貼在斜拉繩表面，可測(cè)量斜拉繩所受的拉力2 電阻應(yīng)變式傳感器-應(yīng)變片 電阻應(yīng)變片工作原理是基于金屬導(dǎo)體的應(yīng)變效應(yīng)，即金屬導(dǎo)體在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值隨著所受機(jī)械變形(伸長(zhǎng)或縮短)的變化而發(fā)生變化現(xiàn)象。 2.2 電阻

9、式傳感器2 電阻應(yīng)變式傳感器-應(yīng)變片 電阻應(yīng)變片工作原理是基一、電阻應(yīng)變片的工作原理金屬絲受拉時(shí)，l變長(zhǎng)、r變小，導(dǎo)致R變大 。一、電阻應(yīng)變片的工作原理金屬絲受拉時(shí)，l變長(zhǎng)、r變小，導(dǎo)致R1) 工作原理上述任何一個(gè)參數(shù)變換均會(huì)引起電阻變化,求導(dǎo)數(shù)2.2 電阻式傳感器金屬應(yīng)變片的電阻R為代入1) 工作原理上述任何一個(gè)參數(shù)變換均會(huì)引起電阻變化,求導(dǎo)數(shù)22.2 電阻式傳感器有：金屬絲：金屬絲體積不變：2.2 電阻式傳感器有：金屬絲：金屬絲體積不變：2.2 電阻式傳感器有：對(duì)金屬材料，導(dǎo)電率不變：金屬絲應(yīng)變片：2.2 電阻式傳感器有：對(duì)金屬材料，導(dǎo)電率不變：金屬絲應(yīng)變片2.2 電阻式傳感器半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)

10、簡(jiǎn)化為：優(yōu)點(diǎn)：靈敏度大;體積小;缺點(diǎn)：溫度穩(wěn)定性和可重復(fù)性不如金屬應(yīng)變片。2.2 電阻式傳感器半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)簡(jiǎn)化為：優(yōu)點(diǎn)：靈敏度大;體積 設(shè)有一長(zhǎng)度為L(zhǎng)、截面積為A、半徑為r、電阻率為的金屬單絲，它的電阻值R可表示為 當(dāng)沿金屬絲的長(zhǎng)度方向作用均勻拉力（或壓力）時(shí)，上式中、r、l都將發(fā)生變化，從而導(dǎo)致電阻值R發(fā)生變化。例如金屬絲受拉時(shí)，l將變長(zhǎng)、r變小，均導(dǎo)致R變大；又如，某些半導(dǎo)體受拉時(shí)，將變大，導(dǎo)致R變大。 K0電阻應(yīng)變片的靈敏度 設(shè)有一長(zhǎng)度為L(zhǎng)、截面積為A、半徑為 1.應(yīng)變() 在材料力學(xué)中，=l/l 稱(chēng)為電阻絲的軸向應(yīng)變，也稱(chēng)縱向應(yīng)變，是量綱為1的數(shù)。 通常很小，常用10-6表示之。例如，

11、當(dāng) 為0.000001時(shí)，在工程中常表示為110-6或m/m。在應(yīng)變測(cè)量中，也常將之稱(chēng)為微應(yīng)變( )。 對(duì)金屬材料而言，當(dāng)它受力之后所產(chǎn)生的軸向應(yīng)變最好不要大于110-3，即1000m/m，否則有可能超過(guò)材料的極限強(qiáng)度而導(dǎo)致斷裂。 1.應(yīng)變() 2.應(yīng)變靈敏度系數(shù)(K0) K0表示單位應(yīng)變所引起的電阻相對(duì)變化，其大小由兩個(gè)因素影響： (12)表示由幾何尺寸改變所引起的變化； (/) / (l/l)表示材料的電阻率隨應(yīng)變所引起的變化。 對(duì)于金屬材料，以前者為主。K0 略微不同，一般為2左右。而對(duì)半導(dǎo)體材料而言，以后者為主，由于其感受到應(yīng)變時(shí)，電阻率 會(huì)產(chǎn)生很大的變化。所以靈敏度比金屬材料大幾十倍

12、。 2.應(yīng)變靈敏度系數(shù)(K0)應(yīng)變計(jì)2.2 電阻式傳感器金屬應(yīng)變計(jì)應(yīng)變計(jì)2.2 電阻式傳感器金屬應(yīng)變計(jì) 二、應(yīng)變片的種類(lèi)與結(jié)構(gòu) 應(yīng)變片可分為金屬應(yīng)變片及半導(dǎo)體應(yīng)變片兩大類(lèi)。前者可分成金屬絲式、箔式、薄膜式三種。 金屬絲式應(yīng)變片使用最早，有紙基、膠基之分。由于金屬絲式應(yīng)變片蠕變較大，金屬絲易脫膠，有逐漸被箔式所取代的趨勢(shì)。但其價(jià)格便宜，多用于應(yīng)變、應(yīng)力的大批量、一次性試驗(yàn)。 箔式應(yīng)變片中的箔柵是金屬箔通過(guò)光刻、腐蝕等工藝制成的。箔的材料多為電阻率高、熱穩(wěn)定性好的銅鎳合金。 薄膜式應(yīng)變片采用真空蒸鍍或?yàn)R射式陰極擴(kuò)散等方法，在薄的基底材料上制成金屬薄膜形成應(yīng)變片。其靈敏度系數(shù)較高，允許電流密度大，工

13、作范圍廣。 二、應(yīng)變片的種類(lèi)與結(jié)構(gòu)二、應(yīng)變片的種類(lèi)與結(jié)構(gòu) 應(yīng)變片可分為金屬應(yīng)變片及半導(dǎo)體應(yīng)變片兩大類(lèi)。 金屬絲式應(yīng)變片蠕變較大，金屬絲易脫膠，逐漸被箔式所取代。但金屬絲式應(yīng)變片價(jià)格便宜，多用于大批量、一次性試驗(yàn)。 箔式應(yīng)變片中的箔柵是金屬箔通過(guò)光刻、腐蝕等工藝制成的。箔式應(yīng)變片與片基的接觸面積大得多，散熱條件較好，在長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量時(shí)的蠕變較小，一致性較好，目前廣泛用于各種應(yīng)變式傳感器中。二、應(yīng)變片的種類(lèi)與結(jié)構(gòu) 應(yīng)變片可分為金屬應(yīng)變片及半箔式應(yīng)變片的外形箔式應(yīng)變片的外形半導(dǎo)體應(yīng)變片及金屬絲式應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體應(yīng)變片外形金屬絲式應(yīng)變片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體應(yīng)變片及金屬絲式應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體應(yīng)變片外形金屬絲式

14、應(yīng)3) 應(yīng)變片的主要參數(shù) 4）其它表示應(yīng)變計(jì)性能的參數(shù)（工作溫度、滯后、蠕變、零漂以及疲勞壽命、橫向靈敏度等）。 2.2 電阻式傳感器1）幾何參數(shù)：表距L和絲柵寬度b，制造廠(chǎng)常用 bL表示。2）電阻值：應(yīng)變計(jì)的原始電阻值。 3）靈敏系數(shù)：表示應(yīng)變計(jì)變換性能的重要參數(shù)。 3) 應(yīng)變片的主要參數(shù) 4）其它表示應(yīng)變計(jì)性能的參數(shù)（工作溫應(yīng)變片主要性能指標(biāo)舉例上表中，哪幾個(gè)型號(hào)是半導(dǎo)體應(yīng)變片？依據(jù)是什么？ 應(yīng)變片主要性能指標(biāo)舉例上表中，哪幾個(gè)型號(hào)是半導(dǎo)體應(yīng)變片？依據(jù)三、應(yīng)變片的粘貼： 1. 去污：采用手持砂輪工具除去構(gòu)件表面的油污、漆、銹斑等，并用細(xì)紗布交叉打磨出細(xì)紋以增加粘貼力 ，用浸有酒精或丙酮的紗

15、布片或脫脂棉球擦洗。三、應(yīng)變片的粘貼： 1. 去污：采用手持砂輪 2.貼片：在應(yīng)變片的表面和處理過(guò)的粘貼表面上，各涂一層均勻的粘貼膠 ，用鑷子將應(yīng)變片放上去，并調(diào)好位置，然后蓋上塑料薄膜，用手指揉和滾壓，排出下面的氣泡 。 2.貼片：在應(yīng)變片的表面和處理過(guò)的粘貼表面上， 3.測(cè)量 ：從分開(kāi)的端子處，預(yù)先用萬(wàn)用表測(cè)量應(yīng)變片的電阻，發(fā)現(xiàn)端子折斷和壞的應(yīng)變片。 3.測(cè)量 ：從分開(kāi)的端子處，預(yù)先用萬(wàn)用表測(cè)量 4.焊接： 將引線(xiàn)和端子用烙鐵焊接起來(lái)，注意不要把端子扯斷。 4.焊接： 將引線(xiàn)和端子用烙鐵焊接起來(lái)，注 5.固定： 焊接后用膠布將引線(xiàn)和被測(cè)對(duì)象固定在一起，防止損壞引線(xiàn)和應(yīng)變片。 5.固定： 焊

16、接后用膠布將引線(xiàn)和被測(cè)對(duì)象固定在一起，防止2.2 電阻式傳感器電阻應(yīng)變片的選擇、粘貼技術(shù) 1.目測(cè)電阻應(yīng)變片有無(wú)折痕.斷絲等 缺陷，有缺陷的應(yīng)變片不能粘貼。2.用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量應(yīng)變片電阻值大 小。同一電橋中各應(yīng)變片之間阻值 相差不得大于0.5歐姆.3.試件表面處理：貼片處置用細(xì)紗紙打磨干凈，用 酒精棉球反復(fù)擦洗貼處，直到棉球無(wú)黑跡為止。2.2 電阻式傳感器電阻應(yīng)變片的選擇、粘貼技術(shù) 1.目測(cè)電阻2.2 電阻式傳感器5.焊線(xiàn):用電烙鐵將應(yīng)變片的引線(xiàn)焊接到導(dǎo)引線(xiàn)上。6.用兆歐表檢查應(yīng)變片與試件之間的絕緣組織，應(yīng)大于500M歐。7.應(yīng)變片保護(hù)：用704硅橡膠覆于應(yīng)變片上，防止受潮。4.應(yīng)變片粘貼:在

17、應(yīng)變片基底上擠一小滴502膠水，輕輕涂抹均勻，立即放在應(yīng)變貼片位置。2.2 電阻式傳感器5.焊線(xiàn):用電烙鐵將應(yīng)變片的引線(xiàn)焊接到導(dǎo)2.2 電阻式傳感器3) 應(yīng)變片測(cè)量電路VER1R2R3R42.2 電阻式傳感器3) 應(yīng)變片測(cè)量電路VER1R2R3R42.2 電阻式傳感器令：金屬絲應(yīng)變片：V與應(yīng)變成線(xiàn)形關(guān)系，可以用電橋測(cè)量電壓測(cè)量應(yīng)變2.2 電阻式傳感器令：金屬絲應(yīng)變片：V與應(yīng)變成線(xiàn)形關(guān)系，可 由材料力學(xué)可知，=F /（AE），所以R /R又可表示為 如果應(yīng)變片的靈敏度K 和試件的橫截面積A以及彈性模量均為已知，則只要設(shè)法測(cè)出R /R的數(shù)值，即可獲知試件受力的大小，例如可用于電子秤的稱(chēng)重。 3.應(yīng)

18、變片用于測(cè)量力F的計(jì)算公式 由材料力學(xué)可知，=F /（AE），所以R /R測(cè)量轉(zhuǎn)換電路電橋 金屬應(yīng)變片的電阻變化范圍很小，如果直接用歐姆表測(cè)量其電阻值的變化將十分困難，且誤差很大。 如有一金屬箔式應(yīng)變片，標(biāo)稱(chēng)阻值R0為100，靈敏度K=2，粘貼在橫截面積為9.8mm2的鋼質(zhì)圓柱體上，鋼的彈性模量E=21011N/m2，所受拉力F=0.2t，受拉后應(yīng)變片的阻值R 的變化量?jī)H為0.2，所以必須使用不平衡電橋來(lái)測(cè)量這一微小的變化量。下面分析該橋式測(cè)量轉(zhuǎn)換電路是如何將R /R轉(zhuǎn)換為輸出電壓Uo的。 測(cè)量轉(zhuǎn)換電路電橋1.4 電橋的輸出與和差特性（1）全等臂電橋的輸出假設(shè)各橋臂分別有電阻增量，代入下式：如

19、果電橋初始狀態(tài)是平衡的，即有R1R3 = R2R4，略去R/R 的平方項(xiàng)，化簡(jiǎn)則得電橋的輸出電壓增量為：第一節(jié) 電橋 1. 直流電橋1.4 電橋的輸出與和差特性（1）全等臂電橋的輸出假設(shè)各橋臂傳感器與檢測(cè)技術(shù)精品課件-第二章-電阻式傳感器(120P)若采用等臂電橋，即 R1 = R2 = R3 = R4 =R ，則有：當(dāng)采用相同的應(yīng)變片時(shí)，靈敏度系數(shù)均為 K（ R/R =K），則上式可以寫(xiě)成：第一節(jié) 電橋 1. 直流電橋若采用等臂電橋，即 R1 = R2 = R3 = R4 =R（2）等臂電橋的和差特性以下討論中，設(shè)：R1= R2=R3= R4= R 半橋單臂橋臂 R1 R1+R電橋靈敏度：輸

20、出電壓：dcabUU0R1R2R3R4第一節(jié) 電橋 1. 直流電橋（2）等臂電橋的和差特性以下討論中，設(shè)： 半橋單臂橋臂 半橋雙臂（異號(hào)）電橋靈敏度：輸出電壓：橋臂 R1 R1+R R2 R2 -R可得：鄰臂異號(hào)變化，輸出電壓為兩臂變化之 和，電橋靈敏度是半橋單臂的二倍。dcabUU0R1R2R3R4第一節(jié) 電橋 1. 直流電橋 半橋雙臂（異號(hào)）電橋靈敏度：輸出電壓：橋臂 R1 半橋雙臂（同號(hào)）輸出電壓：橋臂 R1 R1+R R2 R2 +R可得：鄰臂同號(hào)變化，輸出為兩臂變化之差。dcabUU0R1R2R3R4第一節(jié) 電橋 1. 直流電橋 半橋雙臂（同號(hào)）輸出電壓：橋臂 R1 全橋四臂電橋靈敏

21、度：可得：鄰臂異號(hào)，對(duì)臂同號(hào)，電橋輸出為單臂時(shí)的 四倍，電橋靈敏度是半橋單臂的四倍。若鄰 臂同號(hào)，對(duì)臂異號(hào)，則電橋輸出為 0。橋臂 R1 R1+R R2 R2 -R R3 R3+R R4 R4 -R輸出電壓：dcabUU0R1R2R3R4第一節(jié) 電橋 1. 直流電橋 全橋四臂電橋靈敏度：可得：鄰臂異號(hào)，對(duì)臂同號(hào)，電橋輸出單臂電橋 全橋四臂工作方式的靈敏度最高，雙臂半橋次之，單臂半橋靈敏度最低。單臂電橋 全橋四臂工作方式的靈敏度最高，雙臂半橋 雙臂電橋 R1、 R2為應(yīng)變片， R3、R4為固定電阻 。應(yīng)變片R1 、R2 感受到的應(yīng)變12以及產(chǎn)生的電阻增量正負(fù)號(hào)相間，可以使輸出電壓Uo成倍地增大。

22、 雙臂電橋 R1、 R2為應(yīng)變片四臂全橋 全橋的四個(gè)橋臂都為應(yīng)變片，如果設(shè)法使試件受力后，應(yīng)變片R1 R4產(chǎn)生的電阻增量（或感受到的應(yīng)變14）正負(fù)號(hào)相間，就可以使輸出電壓Uo成倍地增大。上述三種工作方式中，全橋四臂工作方式的靈敏度最高，雙臂半橋次之，單臂半橋靈敏度最低。采用全橋還能實(shí)現(xiàn)溫度自補(bǔ)償。四臂全橋 全橋的四個(gè)橋臂都為應(yīng)變片，如果設(shè)法使試件受力全橋的溫度補(bǔ)償原理 當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，橋臂上的應(yīng)變片溫度同時(shí)升高，溫度引起的電阻值漂移數(shù)值一致，可以相互抵消，所以全橋的溫漂較?。话霕蛞餐瑯幽芸朔仄?。 全橋的溫度補(bǔ)償原理 當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，橋臂上的 應(yīng)變效應(yīng)的應(yīng)用十分廣泛。它可以測(cè)量應(yīng)變應(yīng)力、彎

23、矩、扭矩、加速度、位移等物理量。電阻應(yīng)變片的應(yīng)用可分為兩大類(lèi)：第一類(lèi)是將應(yīng)變片粘貼于某些彈性體上，并將其接到測(cè)量轉(zhuǎn)換電路，這樣就構(gòu)成測(cè)量各種物理量的專(zhuān)用應(yīng)變式傳感器。應(yīng)變式傳感器中，敏感元件一般為各種彈性體，傳感元件就是應(yīng)變片，測(cè)量轉(zhuǎn)換電路一般為橋路；第二類(lèi)是將應(yīng)變片貼于被測(cè)試件上，然后將其接到應(yīng)變儀上就可直接從應(yīng)變儀上讀取被測(cè)試件的應(yīng)變量。五、應(yīng)變效應(yīng)的應(yīng)用 應(yīng)變效應(yīng)的應(yīng)用十分廣泛。它可以測(cè)量應(yīng)變應(yīng)力、四、應(yīng)變效應(yīng)的應(yīng)用 電阻應(yīng)變片的應(yīng)用可分為兩大類(lèi)：第一類(lèi)是將應(yīng)變片粘貼于某些彈性體上，并將其接到測(cè)量轉(zhuǎn)換電路，這樣就構(gòu)成測(cè)量各種物理量的專(zhuān)用應(yīng)變式傳感器。應(yīng)變式傳感器中，敏感元件一般為各種彈性

24、體。傳感元件就是應(yīng)變片，測(cè)量轉(zhuǎn)換電路一般為橋路； 第二類(lèi)是將應(yīng)變片貼于被測(cè)試件上，然后將其接到應(yīng)變儀上就可直接從應(yīng)變儀上讀取被測(cè)試件的應(yīng)變量。 四、應(yīng)變效應(yīng)的應(yīng)用 電阻應(yīng)變片的應(yīng)用可分為兩大類(lèi)2 電阻應(yīng)變式傳感器-應(yīng)變片2.2 電阻式傳感器2 電阻應(yīng)變式傳感器-應(yīng)變片2.2 電阻式傳感器2.2 電阻式傳感器2.2 電阻式傳感器2.2 電阻式傳感器標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品2.2 電阻式傳感器標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品案例：機(jī)器人握力測(cè)量2.2 電阻式傳感器案例：機(jī)器人握力測(cè)量2.2 電阻式傳感器應(yīng)變式力傳感器 應(yīng)變式力傳感器 FFFF應(yīng)變式力傳感器 應(yīng)變式力傳感器 FFFF2.2 電阻式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用：測(cè)力2.2

25、電阻式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用：測(cè)力應(yīng)變式力傳感器 S型力傳感器 FFFF應(yīng)變式力傳感器 S型力傳感器 FFFF各種懸臂梁 各種懸臂梁各種懸臂梁 FF固定點(diǎn)固定點(diǎn)電纜各種懸臂梁FF固定點(diǎn)固定點(diǎn)電纜應(yīng)變片在懸臂梁上的粘貼及受力變形應(yīng)變片在懸臂梁上的粘貼及受力變形應(yīng)變式荷重傳感器的外形及應(yīng)變片的粘貼位置FR1R2 R4應(yīng)變式荷重傳感器的外形及應(yīng)變片的粘貼位置FR1R2 R4應(yīng)變式荷重傳感器外形及受力位置（續(xù)）FF應(yīng)變式荷重傳感器外形及受力位置（續(xù)）FF應(yīng)變式荷重傳感器外形及受力位置（續(xù)）FF應(yīng)變式荷重傳感器外形及受力位置（續(xù)）FF荷重傳感器原理演示 貼在荷重傳感器表面的應(yīng)變片在向下力的作用下產(chǎn)

26、生變形。軸向變短，徑向變長(zhǎng)。荷重傳感器原理演示 貼在荷重傳感器表面測(cè)量裝貨量或判斷超載測(cè)量裝貨量或汽車(chē)衡稱(chēng)重系統(tǒng)（參考北京遠(yuǎn)亞興業(yè)商貿(mào)有限公司資料 ）汽車(chē)衡稱(chēng)重系統(tǒng)（參考北京遠(yuǎn)亞興業(yè)商貿(mào)有限公司資料 ）荷重傳感器計(jì)算公式 當(dāng)KF 為常數(shù)時(shí)，橋路所加的激勵(lì)源電壓Ui 越高，滿(mǎn)量程輸出電壓Uom也越高。 思考：綜合考慮靈敏度與功耗、發(fā)熱等因數(shù)， Ui 的取值范圍多少為好？荷重傳感器計(jì)算公式 當(dāng)KF 為常數(shù)時(shí)，荷重傳感器應(yīng)用估算 例 現(xiàn)用某荷重傳感器稱(chēng)重。當(dāng)橋路電壓Ui為6V時(shí)，測(cè)得橋路的輸出電壓Uo為8mV，求被測(cè)荷重為多少?lài)崱?解 從該荷重傳感器銘牌上得到F m=100103N，KF= 2mV/

27、V， 可計(jì)算得到Uom=12mV。根據(jù)上述公式計(jì)算得被測(cè)荷重：荷重傳感器應(yīng)用估算 例 現(xiàn)用某荷重傳感器稱(chēng)荷重傳感器用于構(gòu)件的稱(chēng)重 荷重傳感器（共 3個(gè)，120度分布，以達(dá)到均衡目的，另兩個(gè)未拍出）底座墊塊電纜荷重傳感器用于構(gòu)件的稱(chēng)重 荷重傳感器底座墊塊電纜電子秤 磅秤超市打印秤遠(yuǎn)距離顯示電子秤 磅秤超市打印秤遠(yuǎn)距離顯示案例：電子稱(chēng)原理將物品重量通過(guò)懸臂梁轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)變形再通過(guò)應(yīng)變片轉(zhuǎn)化為電量輸出。2.2 電阻式傳感器案例：電子稱(chēng)原理2.2 電阻式傳感器電子天平電子天平的精度可達(dá)十萬(wàn)分之一電子天平電子天平的精度可達(dá)十萬(wàn)分之一人體秤 怎樣改造，才能適合盲人使用？人體秤 怎樣改造，才能適合盲人使用？吊鉤

28、秤 便攜式如何將信號(hào)傳送到計(jì)算機(jī)中？吊鉤秤 便攜式如何將信號(hào)傳送到計(jì)算機(jī)中？電子秤中的各類(lèi)彈性元件 電子秤中的各類(lèi)彈性元件 材料應(yīng)變的測(cè)量斜拉橋上的斜拉繩應(yīng)變測(cè)試 材料應(yīng)變的測(cè)量斜拉橋上的斜拉繩應(yīng)變測(cè)試材料應(yīng)變的測(cè)量（續(xù)）預(yù)應(yīng)力管樁的質(zhì)量檢驗(yàn)：工作人員正在貼應(yīng)變片 應(yīng)變片粘貼在管樁上，引出線(xiàn)應(yīng)良好固定材料應(yīng)變的測(cè)量（續(xù)）預(yù)應(yīng)力管樁的質(zhì)量檢驗(yàn)：應(yīng)變片粘貼在管樁上應(yīng)變式數(shù)顯扭矩扳手 數(shù)顯扳手可用于汽車(chē)、摩托車(chē)、飛機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、機(jī)械制造和家用電器等領(lǐng)域，準(zhǔn)確控制緊固螺栓的裝配扭矩。量程2500Nm，耗電量10mA，有公制/英制單位轉(zhuǎn)換、峰值保持、自動(dòng)斷電等功能。應(yīng)變式數(shù)顯扭矩扳手 數(shù)顯扳手可用于汽車(chē)、

29、摩托車(chē)應(yīng)變式數(shù)顯扭矩扳手（續(xù)）應(yīng)變式數(shù)顯扭矩扳手（續(xù)）2.2 電阻式傳感器2.2 電阻式傳感器壓阻式固態(tài)壓力傳感器 利用擴(kuò)散工藝制作的四個(gè)半導(dǎo)體應(yīng)變電阻處于同一硅片上，工藝一致性好，靈敏度相等，漂移抵消，遲滯、蠕變非常小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。 壓阻式固態(tài)壓力傳感器 利用擴(kuò)散工藝制作壓阻式固態(tài)壓力傳感器的隔離、承壓膜片 隔離、承壓膜片可以將腐蝕性的氣體、液體與硅膜片 隔離開(kāi)來(lái)。 壓阻式固態(tài)壓力傳感器的隔離、承壓膜片 壓阻式固態(tài) 壓力傳感器 內(nèi)部結(jié)構(gòu)信號(hào)處理電路p壓阻式固態(tài) 壓力傳感器 內(nèi)部結(jié)構(gòu)信號(hào)小型壓阻式固態(tài)壓力傳感器高壓進(jìn)氣口低壓進(jìn)氣口小型壓阻式固態(tài)壓力傳感器高壓進(jìn)氣口低壓進(jìn)氣口小型壓阻式固態(tài)差壓傳感器（續(xù)）可用于呼吸、透析和注射泵等設(shè)備p1進(jìn)氣管p2進(jìn)氣管電纜引出小型壓阻式固態(tài)差壓傳感器（續(xù)）可用于呼吸、透析和注射泵等設(shè)備小型壓阻式固態(tài)壓力傳感器（續(xù)）表壓壓力傳感器p1進(jìn)氣管小型壓阻式固態(tài)壓力傳感器（續(xù)）表壓壓力傳感器p1進(jìn)氣管汽車(chē)子午線(xiàn)輪胎胎壓的測(cè)量子午線(xiàn)輪胎汽車(chē)胎壓傳感器的安裝汽車(chē)子午線(xiàn)輪胎胎壓的測(cè)量子午線(xiàn)輪胎汽車(chē)胎壓傳感器投入式液位計(jì) 壓阻式固態(tài)壓力傳感器的p1進(jìn)氣孔用柔性不銹鋼隔離膜片隔離，并用硅油傳導(dǎo)壓力。硅杯不與液體相通，耐腐蝕。 投入式液位計(jì) 壓阻式固態(tài)壓力傳感器的p1進(jìn)氣孔用投入式液位計(jì)外形（續(xù)