1、電阻式傳感器自動(dòng)化自動(dòng)化121121班全體女生班全體女生 目 錄電位器式傳感器彈性敏感元件電阻應(yīng)變式傳感器電位器式傳感器電位器式傳感器電位器的工作原理電位器的工作原理1繞線式線性電位器繞線式線性電位器2線繞式非線性電位器線繞式非線性電位器3新型電位器新型電位器4電位器傳感器的應(yīng)用電位器傳感器的應(yīng)用5電位器式傳感器電位器式傳感器 電位器式傳感器是一種電位器式傳感器是一種把機(jī)械的線位移和角位移輸入把機(jī)械的線位移和角位移輸入量轉(zhuǎn)換為與它成一定函數(shù)關(guān)系量轉(zhuǎn)換為與它成一定函數(shù)關(guān)系的電阻和電壓輸出的傳感元件。的電阻和電壓輸出的傳感元件。電位器的工作原理電位器的工作原理電位器的基本工作原理如右圖：電位器的基

2、本工作原理如右圖： 線繞電位器是由繞在骨線繞電位器是由繞在骨架上的電阻絲線圈和沿電位架上的電阻絲線圈和沿電位器移動(dòng)的滑臂以及其上的電器移動(dòng)的滑臂以及其上的電刷組成，骨架截面應(yīng)處處相刷組成，骨架截面應(yīng)處處相等，由材料和截面均勻的電等，由材料和截面均勻的電阻絲等節(jié)距繞制而成。阻絲等節(jié)距繞制而成。線繞式非線性電位器線繞式非線性電位器新型電位器新型電位器 1.膜式電位器膜式電位器 2.導(dǎo)電塑料電位器導(dǎo)電塑料電位器 3.光電式電位器光電式電位器新型電位器彌補(bǔ)線繞式電新型電位器彌補(bǔ)線繞式電位器存在階梯誤差分辨率位器存在階梯誤差分辨率較低的不足較低的不足新型電位器案例詳見新型電位器案例詳見霍尼韋爾全球功耗霍

3、尼韋爾全球功耗最低的磁阻傳感器視頻最低的磁阻傳感器視頻電位器傳感器的應(yīng)用電位器傳感器的應(yīng)用電位器式位移傳感器及原理圖電位器傳感器的應(yīng)用電位器傳感器的應(yīng)用壓力傳感器原理圖電位器傳感器的應(yīng)用電位器傳感器的應(yīng)用膜盒電位器式壓力傳感器工作原理圖彈性敏感元件彈性敏感元件工作原理工作原理1元件特性元件特性2元件分類元件分類3彈性敏感元件工作原理彈性敏感元件工作原理 作用在彈性敏感元件作用在彈性敏感元件上的力或壓力，引起彈上的力或壓力，引起彈性敏感元件的變形轉(zhuǎn)換性敏感元件的變形轉(zhuǎn)換成了應(yīng)變或位移，然后成了應(yīng)變或位移，然后再由傳感器將應(yīng)變或位再由傳感器將應(yīng)變或位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。彈性敏感元件特性

4、彈性敏感元件特性靈敏度靈敏度剛度剛度 實(shí)際的彈性元件在加卸載的正反行程中變形曲線是不實(shí)際的彈性元件在加卸載的正反行程中變形曲線是不重合的，這種現(xiàn)象稱為彈性滯后現(xiàn)象，它會(huì)給測(cè)量帶來重合的，這種現(xiàn)象稱為彈性滯后現(xiàn)象，它會(huì)給測(cè)量帶來誤差誤差。.彈彈性性滯滯后后彈性敏感元件特性彈性敏感元件特性 彈性敏感元件的彈性滯后彈性敏感元件的彈性滯后當(dāng)載荷從某一數(shù)值變化到另一數(shù)值時(shí)，彈性元件變形不是立即完成相應(yīng)的變形，而是經(jīng)一定的時(shí)間間隔逐漸完成變形的，這種現(xiàn)象稱為彈性后效,又稱彈性蠕變。彈彈性性后后效效彈性敏感元件特性彈性敏感元件特性1x0 x2x0FFx彈性敏感元件的彈性后效彈性敏感元件的彈性后效結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可

5、承受很大載荷；但產(chǎn)生的位移很小，所以往往以應(yīng)變作為輸出量。其中實(shí)心圓柱可承受較大載荷，空心圓柱具有靈敏度高，抗彎壓強(qiáng)、不易受溫度變化的干擾等優(yōu)點(diǎn)。柱式彈性敏感元件柱式彈性敏感元件(實(shí)心和空心）實(shí)心和空心）彈性敏感元件分類彈性敏感元件分類等截面柱等截面柱彈性敏感元件分類彈性敏感元件分類 彈簧管又稱波彈簧管又稱波登管或包端管，大登管或包端管，大多是彎曲成多是彎曲成C形的形的空心管。主要應(yīng)用空心管。主要應(yīng)用在彈簧管壓力表和在彈簧管壓力表和壓力傳感器中壓力傳感器中。 彈簧管彈簧管彈性敏感元件分類彈性敏感元件分類波紋管波紋管扭轉(zhuǎn)軸扭轉(zhuǎn)軸圓形平面膜片圓形平面膜片彈簧管彈簧管薄壁圓筒薄壁圓筒組合彈性敏感元件

6、組合彈性敏感元件電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器電組應(yīng)變式傳感器的工作原理電組應(yīng)變式傳感器的工作原理1電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)和分類電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)和分類2電阻應(yīng)變片的主要參數(shù)電阻應(yīng)變片的主要參數(shù)3電阻應(yīng)變片的橫向效應(yīng)電阻應(yīng)變片的橫向效應(yīng)4電阻應(yīng)變片的溫度誤差及其補(bǔ)償電阻應(yīng)變片的溫度誤差及其補(bǔ)償5電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器的測(cè)量電路電阻應(yīng)變式傳感器的測(cè)量電路6電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用7壓阻式壓力傳感器壓阻式壓力傳感器84電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器工作原理工作原理 電阻應(yīng)變式傳感器由電阻應(yīng)變式傳感器由彈性敏感元件和粘貼在彈彈性敏感元件和粘貼在彈性敏感元件上

7、的電阻應(yīng)變性敏感元件上的電阻應(yīng)變片構(gòu)成，其中，電阻應(yīng)變片構(gòu)成，其中，電阻應(yīng)變片是傳感器的核心元件。片是傳感器的核心元件。它是利用電阻應(yīng)變效應(yīng)，它是利用電阻應(yīng)變效應(yīng)，將力、力矩、壓力等物理將力、力矩、壓力等物理量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的結(jié)構(gòu)性量轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)的結(jié)構(gòu)性傳感器。傳感器。常見電阻應(yīng)變式傳感器：常見電阻應(yīng)變式傳感器：4電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)和分類電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)和分類絲式電阻應(yīng)變片絲式電阻應(yīng)變片組成：將一根高電阻率金屬絲制組成：將一根高電阻率金屬絲制成的敏感柵欄粘貼在用紙、膠膜成的敏感柵欄粘貼在用紙、膠膜和玻璃纖維布等制成的絕緣基底和玻璃纖維布等制成的絕緣基底上，敏感柵的兩端焊接有引出低上，敏感柵的兩端焊

8、接有引出低電阻率和低溫度系數(shù)的引出導(dǎo)線，電阻率和低溫度系數(shù)的引出導(dǎo)線，敏感柵上面粘貼有防機(jī)械損傷、敏感柵上面粘貼有防機(jī)械損傷、防高溫氧化和防潮的覆蓋層。防高溫氧化和防潮的覆蓋層。絲式電阻應(yīng)變片的幾何結(jié)構(gòu)圖絲式電阻應(yīng)變片的幾何結(jié)構(gòu)圖4電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)和分類電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)和分類箔式應(yīng)變片箔式應(yīng)變片組成：其敏感柵用厚度為組成：其敏感柵用厚度為0.0030.01mm的金屬箔經(jīng)照相刻的金屬箔經(jīng)照相刻板或光刻腐蝕等工藝在絕緣基底上板或光刻腐蝕等工藝在絕緣基底上制成。制成。半導(dǎo)體應(yīng)變片半導(dǎo)體應(yīng)變片組成：利用鍺或硅等半導(dǎo)體材料的組成：利用鍺或硅等半導(dǎo)體材料的體電阻制成敏感柵，或在半導(dǎo)體材體電阻制成敏感柵，或

9、在半導(dǎo)體材料的基片上利用集成電路工藝制成。料的基片上利用集成電路工藝制成。箔式應(yīng)變片結(jié)構(gòu)箔式應(yīng)變片結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體應(yīng)變片結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體應(yīng)變片結(jié)構(gòu)4電阻應(yīng)變片的主要參數(shù)電阻應(yīng)變片的主要參數(shù)n 應(yīng)變片電阻值（ ）n 靈敏系數(shù)（K）n 最大工作電流n 應(yīng)變極限n 絕緣電阻n 動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性4電阻應(yīng)變片的橫向效應(yīng)電阻應(yīng)變片的橫向效應(yīng)電阻應(yīng)變片的橫向效應(yīng)電阻應(yīng)變片的橫向效應(yīng)考慮橫向效應(yīng)，則應(yīng)變片總得電阻相對(duì)變化為：yyxxKKRR4電阻應(yīng)變片的溫度誤差及其補(bǔ)償電阻應(yīng)變片的溫度誤差及其補(bǔ)償電阻應(yīng)變片的溫度誤差產(chǎn)生的原因：電阻應(yīng)變片的溫度誤差產(chǎn)生的原因： 由電阻絲溫度系數(shù)引起的；由電阻絲溫度系數(shù)引起的； 由電阻絲與被測(cè)

10、件材料的線膨脹系數(shù)不同引起由電阻絲與被測(cè)件材料的線膨脹系數(shù)不同引起。4電阻應(yīng)變片的溫度誤差及其補(bǔ)償電阻應(yīng)變片的溫度誤差及其補(bǔ)償4電阻應(yīng)變片的溫度誤差及其補(bǔ)償電阻應(yīng)變片的溫度誤差及其補(bǔ)償電橋補(bǔ)償法4電阻應(yīng)變式傳感器的測(cè)量電路電阻應(yīng)變式傳感器的測(cè)量電路導(dǎo)體的電阻隨著機(jī)械變形而發(fā)生變化的現(xiàn)象叫做電阻應(yīng)變效應(yīng)。電阻應(yīng)變片把機(jī)械應(yīng)變信號(hào)轉(zhuǎn)換為R/R后，由于應(yīng)變量及相應(yīng)電阻變化一般都很微小，難以直接精確測(cè)量，且不便處理。因此，要采用轉(zhuǎn)換電路把應(yīng)變片的R/R變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流變化。其轉(zhuǎn)換電路常用測(cè)量電橋。4電阻應(yīng)變式傳感器的測(cè)量電路電阻應(yīng)變式傳感器的測(cè)量電路當(dāng)電橋輸出端接無窮大負(fù)載電阻時(shí)，可視輸出端為開路

11、，此時(shí)直流電橋稱為電壓橋，即只有電壓輸出。當(dāng)忽略電源的內(nèi)阻時(shí)，由分壓原理有：當(dāng)滿足條件R1R3=R2R4時(shí)，即 uo=0，即電橋平衡ou應(yīng)變片測(cè)量電橋在測(cè)量前使電橋平衡，從而使測(cè)量時(shí)電橋輸出電壓只與應(yīng)變片感受的應(yīng)變所引起的電阻變化有關(guān)。4電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用柱形電阻應(yīng)式變力傳感器4電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用梁型電阻應(yīng)變式力傳感器在梁的自由端施加力F,則在L位置感受到的應(yīng)變分別為：4電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用電阻應(yīng)變式扭矩傳感器壓阻式壓力傳感器壓阻式壓力傳感器壓阻式壓力傳感器壓阻式壓力傳感器常用稱重傳感器本章小結(jié)本章小結(jié) 本章對(duì)電阻式傳感器的分類、工作原理、測(cè)本章對(duì)電阻式傳感器的分類、工作原理、測(cè) 量電路、傳感器應(yīng)用等進(jìn)行闡述。量電路、傳感器應(yīng)用等進(jìn)行闡述。n 電位器式傳感器由骨架