電阻式傳感器

1、會計學1電阻式傳感器電阻式傳感器電位計式：電位計式：應變式：應變式：物理量變化物理量變化電阻變化電阻變化傳感元件傳感元件屬于大電阻變化型，屬于大電阻變化型，R：0R傳傳物理量變化物理量變化變形變形（應力、應變）（應力、應變）敏感元件敏感元件屬于微電阻變化型，屬于微電阻變化型，R：020%R傳傳傳感元件傳感元件電阻變化電阻變化電阻或電壓的變化電阻或電壓的變化一定函數(shù)關系一定函數(shù)關系變變阻阻器器式式變變壓壓器器式式按輸出按輸出- -輸輸入特性入特性線性電位計線性電位計非線性電位計非線性電位計按結構形式按結構形式線繞式線繞式在在傳感器中應用較多傳感器中應用較多薄膜式薄膜式具具有較高的精度和線性特性有

2、較高的精度和線性特性光電式光電式無無摩擦和磨損，分辨率高摩擦和磨損，分辨率高AlR以線位移型為例以線位移型為例： 若變阻器式若變阻器式： xSLxRRRx SR 電阻靈敏度：表示電刷單位位移能引起的輸出電阻的變化量電阻靈敏度：表示電刷單位位移能引起的輸出電阻的變化量 若分壓器式若分壓器式： xSLxUUVc SV 電壓靈敏度：表示電刷單位位移能引起的輸出電壓的變化量電壓靈敏度：表示電刷單位位移能引起的輸出電壓的變化量 SR、SV均是常數(shù)均是常數(shù) 一般表達式：一般表達式： LLKrKrrY21cxLLUYURrRRKR 相對輸出電壓電刷的相對變化負載系數(shù)m的倒數(shù)RRKLL 當被測壓力當被測壓力p

3、增大時，彈簧管撐直，通過齒增大時，彈簧管撐直，通過齒條帶動齒輪轉動，從而帶動電位器的電刷產生條帶動齒輪轉動，從而帶動電位器的電刷產生角位移。角位移。 接地接地位移位移 歐姆歐姆定律定律結構型結構型 控制型控制型 電阻或電阻或電壓電壓 金屬電阻應變片金屬電阻應變片半導體應變片半導體應變片根據(jù)歐姆定律：根據(jù)歐姆定律： SlRdRdSSRdLLRdRdSLdSSRdLSdRdLdLLdLSdSdSdSLdLRdR)1 (FlrrlFrdrLdLyx金屬絲橫向應變金屬絲軸向應變LdLrdrrdrSdS2xxdRdR)21 ()21 (dRdRx)21 (xxsdRdRK)21 (令令Ks越大，越靈敏越

4、大，越靈敏 Ks 金屬絲的靈敏系數(shù)：表示金屬絲產生單位變形時，電阻相金屬絲的靈敏系數(shù)：表示金屬絲產生單位變形時，電阻相對變化的大小。對變化的大小。 Ks只能靠實驗求得，而只能靠實驗求得，而 xRdRxsKRRxRRK電阻應變片的靈敏系數(shù) 一般一般 KKs，K是通過抽樣測定的是通過抽樣測定的 ，故稱標稱靈敏系數(shù)。，故稱標稱靈敏系數(shù)。 應變片的敏感柵或引線發(fā)生斷路應變片的敏感柵或引線發(fā)生斷路 應變片應變片輸出指示應變的幅值變化輸出指示應變的幅值變化10% 10% 應變片輸出應變片輸出信號波形上出現(xiàn)穗狀尖峰。疲勞壽命反映了信號波形上出現(xiàn)穗狀尖峰。疲勞壽命反映了應變片對動態(tài)應變測量的適應性應變片對動態(tài)

5、應變測量的適應性。 dRdRx)21 (xEd半導體應變片的靈敏系數(shù)半導體應變片的靈敏系數(shù) ERdRKxB截距表示法截距表示法ozxytsr截距截距r、s、t 密勒指密勒指數(shù)數(shù)a、b、c 晶向晶向或或、晶面、晶面(a b c) 、晶面族、晶面族a b c a222coslaabc 222cosmba b c 222cosncabc0LLUIRRR0假設電源電壓假設電源電壓E=0，A，C兩點短接與輸出兩點短接與輸出端為開路時，端為開路時，B，D兩點之間的電阻，即兩點之間的電阻，即 341201234R RR RRRRRR得到電橋負載電阻為得到電橋負載電阻為RL時，其輸出電流與電壓一般表達式：時，

6、其輸出電流與電壓一般表達式： R1R2R4R3ACBEDIoRLUo13241234123434121324123412343412()()()()1()()()()LLLLRRR RIER RRRRRR RRR R RRRRR RUERRRRRR RRR R RRR當當R1R3=R2R4時，電橋處于平衡狀時，電橋處于平衡狀態(tài)。態(tài)。 URRRRRRRRU)(432132410電橋平衡條件為：電橋平衡條件為： R1R4=R2R3一般取一般取 R1= R2= R3= R4=R當當R RR 時，時，U0相應變化相應變化 11423011234()()()RR RR RUURRRRR413102141

7、13(1)(1)RRRRUURRRRRR橋臂比橋臂比n=R2/ R11021(1)RnUUnR2(1)unkUn11011(1)(1)RnRUURnnR非線性誤差為非線性誤差為電橋的非線性誤差電橋的非線性誤差11111ooLoRUURRUnR對于對稱電橋，對于對稱電橋，n1時時1111112212LRRRRRR假設假設 R1= R2= R3= R4 根據(jù)參與工作的根據(jù)參與工作的橋臂數(shù)橋臂數(shù)半橋半橋半橋單臂半橋單臂半橋雙臂半橋雙臂URRU410URRU210全橋全橋URRU0URRSU橋0R1 R1R4R3ACBEDR2 R2Uo(a)R1 R1ACBEDR2 R2Uo(b)R3 R3R4 R4

8、RRU0022URRRR3411234RRIIRRRRR1+R1R2U0R3R4I1I2I1221234RRIIRRRR1221234RRIIRRRR01441(/4 )R RRUIIRRRR UZZZZZZZZU)(4321324103241ZZZZjZeZ )(32)(413241jjeZZeZZ3241ZZZZ3241Z1UoU(a)Z2Z3Z4R1R2R4R3oUC1C2U(b)1ttRtR2()tgsRktR測量原理演示測量原理演示32141等強度梁；2質量塊；3殼體；4電阻應變敏感元體微壓傳感器電阻應變敏感元件傳壓桿感壓膜hRLU1R2R4R0R1R3RtUoLRU22R1R4R0

9、RtR3RFFFFFF固定點固定點固定點固定點電纜FR1R2 R4FF磅秤磅秤超市打印秤超市打印秤遠距離遠距離顯示顯示電子天平的精度電子天平的精度可達十萬分之一可達十萬分之一基于柱（筒）式結構的力傳感器基于柱（筒）式結構的力傳感器便攜式便攜式 可用于汽車、摩托車、飛機、內燃機、可用于汽車、摩托車、飛機、內燃機、機械制造和家用電器等領域，準確控制緊機械制造和家用電器等領域，準確控制緊固螺紋的裝配扭矩。量程固螺紋的裝配扭矩。量程2500N.m，耗電，耗電量量10mA，有公制，有公制/英制單位轉換、峰值保英制單位轉換、峰值保持、自動斷電等功能。持、自動斷電等功能。工作過程演示工作過程演示梁式力傳感器

10、梁式力傳感器低壓進氣口低壓進氣口絕對壓力傳感器絕對壓力傳感器p1進氣管進氣管 壓阻式固態(tài)壓力傳感器用于投入式液位計壓阻式固態(tài)壓力傳感器用于投入式液位計：p1的進氣孔用柔性不銹鋼隔離膜片隔離，并的進氣孔用柔性不銹鋼隔離膜片隔離，并用硅油傳導壓力而與液體相通。用硅油傳導壓力而與液體相通。 光柱光柱 顯示器顯示器 橡膠橡膠 背壓管背壓管 金屬金屬電阻電阻應變片應變片 應變應變 應變應變效應效應 物性型物性型 控制型控制型 電阻電阻 半導體半導體應變片應變片 應力應力 壓阻壓阻效應效應 物性型物性型 控制型控制型 電阻率電阻率 方案一方案一R1電阻變化有：拉力電阻變化有：拉力P及溫度效應及溫度效應 1

11、11111XTRRRRRR補償片補償片R2僅是溫度效應僅是溫度效應 2222TRRRR電橋輸出電壓電橋輸出電壓 1211212112()()44XTTRRRRREEURRRRR方案二方案二圖圖b R1與與R2垂直，電橋如垂直，電橋如c 溫度變化引起的電阻變化率被抵消，得到溫度變化引起的電阻變化率被抵消，得到電橋輸出電壓電橋輸出電壓 1111xTRRKRR2222()xTRRKRR1(1)4xUKEAlR以線位移型為例以線位移型為例： 若變阻器式若變阻器式： xSLxRRRx SR 電阻靈敏度：表示電刷單位位移能引起的輸出電阻的變化量電阻靈敏度：表示電刷單位位移能引起的輸出電阻的變化量 若分壓器式若分壓器式： xSLxUUVc SV 電壓靈敏度：