文档介绍：检测技术
电子与信息工程学院
主讲人:赫健
第3章电阻式传感器
主要介绍三方面内容:
2、测量电路
1、工作原理
3、电阻式传感器的应用
应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器。
应变式传感器的结构:
应变式传感器由弹性元件上粘贴电阻应变片构成。
工作原理
第3章电阻式传感器
检测技术
应变式传感器的基本工作原理:
当被测物理量作用在弹性元件上,弹性元件在力、力矩或压力等的作用下发生变形,变换成相应的应变或位移,然后传递给与之相连的应变片,将引起应变片的电阻值发生变化,通过测量电路变成电量输出。输出的电量大小反映了被测物理量的大小。
工作原理
检测技术
一、应变效应
导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时,其电阻值相应发生变化,这种现象称为“应变效应”。电阻应变片的工作原理就是基于应变效应。。
电阻丝应变效应原理图
第3章电阻式传感器
由此可见,电阻丝的灵敏度系数受两个因素影响:一个是(1+2μ),由材料的几何尺寸变化引起,另一个是,为电阻率随应变而引起的。对金属材料,以前者为主;对半导体,主要由电阻率相对变化所决定。
其中,K为电阻丝的灵敏度系数,ε为电阻丝的轴向相对变化量。
检测技术
工作原理
通过分析可得,
第3章电阻式传感器
工作原理
检测技术
二、应变片种类
分为两种:金属电阻应变片和半导体应变片。
1、金属电阻应变片
金属电阻应变片有丝式和箔式等结构形式。。
金属电阻应变片结构
第3章电阻式传感器
工作原理
检测技术
2、半导体电阻应变片
半导体应变片结构
。
第3章电阻式传感器
检测技术
工作原理
三、电阻应变片温度误差及其补偿
由于测量现场环境温度的改变而给测量带来的附加误差,称为电阻应变片的温度误差。
产生温度误差的主要因素有:
★电阻温度系数的影响
敏感栅的电阻丝阻值随温度变化的关系式如下:
式中, 、分别为温度在t℃、0 ℃时的电阻值, 为金属丝的电阻温度系数, 为温度的变化值。
1、温度误差
第3章电阻式传感器
当试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数相同时,环境温度的变化不会产生附加变形,也就不会带来附加误差。但当它们的线膨胀系数不同时,就会带来附加误差。
★试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响
工作原理
检测技术
电阻应变片的温度误差补偿方法分为桥路补偿和应变片自补偿两大类。其中电桥补偿法是最常用、最有效的方法。
2、补偿方法
第3章电阻式传感器
应变片将应变的变化转换成电阻相对变化ΔR/R,要把电阻的变化转换成电压或电流的变化,才能用电测仪表进行测量。电阻应变片的测量电路多采用桥式电路。
测量电路
检测技术
一、直流电桥
桥式电路原理图
第3章电阻式传感器