第2章 电阻式传感器解决方案.ppt

文档介绍：第二章电阻式传感器 2概述?基本原理–将被测的非电量转换成电阻值的变化–通过测量电阻值变化实现非电量测量?电阻材料–导体、半导体、电解质溶液?被测量(非电量) –力、压力、位移、应变、加速度、温度等?敏感元件–应变片(应变式传感器) –半导体膜片( 压阻式传感器) 3第一节应变式传感器?一、工作原理?二、应变片的主要特性?三、应变片的类型和材料?四、转换电路?五、温度误差及其补偿?六、应用 4 ?实验:取一根细电阻丝,两端接上一台数字式欧姆表,记下其初始阻值(图中为 ?)。?当用力将该电阻丝拉长时,阻值略有增加(图中增加到为 ?)。 5一、工作原理?(一) 电阻应变效应–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现象(1856 年 W. Thomson 发现) 。机械变形电阻值变化 6 ?一根金属电阻丝,未受力时,电阻值为 S lR ??式中: ρ——电阻丝的电阻率; l ——电阻丝的长度; S ——电阻丝的截面积。 l ΔlΔrr F F 7?????????S Sl lR R l ΔlΔrr F FS lR ???电阻丝受到拉力 F作用–长度伸长Δl–横截面积相应减小ΔS –电阻率因材料晶格发生变形等影响而改变了Δρ?电阻值相对变化量为 S lR ?? 8 ?电阻丝轴向应变?截面积相对变化量?由材料力学可知,在弹性范围内,金属丝受拉力时,沿轴向伸长,沿径向缩短。轴向应变和径向应变的关系可表示为?μ为电阻丝材料的泊松比,负号表示应变方向相反?????????S Sl lR Rl l???r rS S???2 ?????????l lr r9 ?????????S Sl lR R?????????l lR R)21(l lllR R???????)/ /21( ???? 0KR R??????/21 0????K “应变效应”表达式 10 ?K 0 —金属电阻丝的灵敏系数?物理意义:单位应变所引起的电阻相对变化量?K 0受两个因素影响–,应变片受力后材料几何尺寸的变化–,应变片受力后材料的电阻率的变化????/21 0????K?21????/?