1、會(huì)計(jì)學(xué)1第第4章電阻章電阻(dinz)式傳感器式傳感器第一頁(yè)，共69頁(yè)。第1頁(yè)/共68頁(yè)第二頁(yè)，共69頁(yè)。取一段金屬導(dǎo)體取一段金屬導(dǎo)體(dot)(dot)（絲）如圖（絲）如圖4-24-2所所示，其電阻為示，其電阻為 拉而伸長(zhǎng)時(shí)，則拉而伸長(zhǎng)時(shí)，則、L L、r r 的變化的變化d d、dLdL、dr dr 將會(huì)引起將會(huì)引起(ynq)(ynq)電阻電阻dRdR的變化。對(duì)全微分，得出的變化。對(duì)全微分，得出根據(jù)材料力學(xué)原理，在彈性限度范圍內(nèi)電阻絲軸向應(yīng)變與徑向應(yīng)變存在如下根據(jù)材料力學(xué)原理，在彈性限度范圍內(nèi)電阻絲軸向應(yīng)變與徑向應(yīng)變存在如下關(guān)系關(guān)系式中，式中， 為金屬材料的泊松系數(shù)，為金屬材料的泊松系數(shù)，

2、=0=00.50.5。負(fù)號(hào)表示二者變化方向相反。負(fù)號(hào)表示二者變化方向相反。第2頁(yè)/共68頁(yè)第三頁(yè)，共69頁(yè)。近一步的分析近一步的分析(fnx)(fnx)得出得出 式中，式中，EE為壓阻效應(yīng)為壓阻效應(yīng)(xioyng)(xioyng)項(xiàng)，隨電阻率而項(xiàng)，隨電阻率而變化。變化。進(jìn)一步得出進(jìn)一步得出 式中，式中，KK為電阻絲應(yīng)變片的靈敏為電阻絲應(yīng)變片的靈敏(ln mn)(ln mn)系數(shù)。系數(shù)。 （4-3）（4-4）第3頁(yè)/共68頁(yè)第四頁(yè)，共69頁(yè)。第4頁(yè)/共68頁(yè)第五頁(yè)，共69頁(yè)。 應(yīng)變式傳感器是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料的應(yīng)變效應(yīng)制成的一種測(cè)量器件應(yīng)變式傳感器是利用導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料的應(yīng)變效應(yīng)制成的一種測(cè)量

3、器件，用于測(cè)量微小的機(jī)械變化量。機(jī)械應(yīng)變一般都較小，在，用于測(cè)量微小的機(jī)械變化量。機(jī)械應(yīng)變一般都較小，在10-310-3l0-6l0-6范圍范圍內(nèi)，而常規(guī)的電阻應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)值很?。▋?nèi)，而常規(guī)的電阻應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)值很?。↘ 2K 2），所以其電阻變），所以其電阻變化范圍小，約化范圍小，約10-110-1l0-4l0-4數(shù)量級(jí)，要把微小應(yīng)變引起的微小電阻變化精確數(shù)量級(jí)，要把微小應(yīng)變引起的微小電阻變化精確地測(cè)量出來(lái)，需要采用特別設(shè)計(jì)的測(cè)量電路。通常采用直流電橋或交流電地測(cè)量出來(lái)，需要采用特別設(shè)計(jì)的測(cè)量電路。通常采用直流電橋或交流電橋，下面橋，下面(xi mian)(xi mian)以直流電

4、橋?yàn)槔治銎涔ぷ髟砑疤匦?。以直流電橋?yàn)槔治銎涔ぷ髟砑疤匦?。電橋平衡時(shí)電橋平衡時(shí)U0=0U0=0，即電橋無(wú)輸出電壓，即電橋無(wú)輸出電壓，根據(jù)式（根據(jù)式（4-74-7）則有）則有這就是電橋平衡的條件，即這就是電橋平衡的條件，即相鄰兩臂電阻的比值相等相鄰兩臂電阻的比值相等。第5頁(yè)/共68頁(yè)第六頁(yè)，共69頁(yè)。 可將上式簡(jiǎn)化可將上式簡(jiǎn)化(jinhu)(jinhu)為為 定義電橋定義電橋(din qio)(din qio)的電壓靈敏度為的電壓靈敏度為 電壓靈敏度越大，說(shuō)明應(yīng)變片電阻相對(duì)變化相同的情況下，電壓靈敏度越大，說(shuō)明應(yīng)變片電阻相對(duì)變化相同的情況下，電橋輸出電壓越大電橋輸出電壓越大，電橋，電橋越靈

5、敏越靈敏。這就是。這就是電壓靈敏度的物理意義電壓靈敏度的物理意義 第6頁(yè)/共68頁(yè)第七頁(yè)，共69頁(yè)。（1 1）電橋的電壓靈敏度正比于電橋的供電電壓，要提高電橋的靈敏度，）電橋的電壓靈敏度正比于電橋的供電電壓，要提高電橋的靈敏度，必須提高電源電壓，但要受到應(yīng)變片允許的功耗限制必須提高電源電壓，但要受到應(yīng)變片允許的功耗限制(xinzh)(xinzh)。（2 2）電橋的電壓靈敏度是橋臂電阻比值）電橋的電壓靈敏度是橋臂電阻比值n n的函數(shù)，恰當(dāng)?shù)剡x取的函數(shù)，恰當(dāng)?shù)剡x取n n值有助值有助于取得較高的靈敏度。于取得較高的靈敏度。電橋單臂工作時(shí)，只有當(dāng)電橋單臂工作時(shí)，只有當(dāng)n=1n=1（即（即R1=R2=R

6、3=R4R1=R2=R3=R4）時(shí)，電橋的電壓靈）時(shí)，電橋的電壓靈敏度敏度KUKU最高。此時(shí)有最高。此時(shí)有 由此可知，由此可知， 當(dāng)電源的電壓當(dāng)電源的電壓(diny)E(diny)E和電阻相對(duì)變化量和電阻相對(duì)變化量R1/R1R1/R1不變時(shí)，電橋的輸出電壓不變時(shí)，電橋的輸出電壓(diny)(diny)及其靈敏度也不變，且與各橋臂電阻阻值大小無(wú)關(guān)。及其靈敏度也不變，且與各橋臂電阻阻值大小無(wú)關(guān)。由上式可知由上式可知(k (k zh)zh)第7頁(yè)/共68頁(yè)第八頁(yè)，共69頁(yè)。實(shí)際情況實(shí)際情況(qngkung)(qngkung)下電橋輸出電壓為下電橋輸出電壓為則非線性誤差則非線性誤差(wch)(wch)

7、為為如果是四等臂電橋，即如果是四等臂電橋，即n=1n=1，則非線性誤差為，則非線性誤差為第8頁(yè)/共68頁(yè)第九頁(yè)，共69頁(yè)。因此，減小或消除非線性誤差的方法是因此，減小或消除非線性誤差的方法是1 1）提高橋臂比）提高橋臂比 由式（由式（4-134-13）可知，提高橋臂比，非線性誤差將減小。但根據(jù)式（）可知，提高橋臂比，非線性誤差將減小。但根據(jù)式（4-114-11）可知，電橋的電壓靈敏度將降低，為了保持可知，電橋的電壓靈敏度將降低，為了保持(boch)(boch)靈敏度不降低，必須相靈敏度不降低，必須相應(yīng)地提高供電電壓。應(yīng)地提高供電電壓。2 2）采用差動(dòng)電橋）采用差動(dòng)電橋 采用差動(dòng)電橋可以減小或消

8、除非線性誤差，差動(dòng)電橋分半橋差動(dòng)和全橋采用差動(dòng)電橋可以減小或消除非線性誤差，差動(dòng)電橋分半橋差動(dòng)和全橋差動(dòng)兩種情形。差動(dòng)兩種情形。第9頁(yè)/共68頁(yè)第十頁(yè)，共69頁(yè)。如果如果(rgu)(rgu)R1=R1=R2R2，R1=R2=R3=R4R1=R2=R3=R4，則得到，則得到可見，可見，UOUO與與R1R1呈線性關(guān)系，呈線性關(guān)系，即半橋差動(dòng)電路無(wú)非線性誤差，且電橋電壓即半橋差動(dòng)電路無(wú)非線性誤差，且電橋電壓(diny)(diny)靈敏度比單臂工作時(shí)提高了一倍靈敏度比單臂工作時(shí)提高了一倍，KU=E/2KU=E/2。第10頁(yè)/共68頁(yè)第十一頁(yè)，共69頁(yè)。整理整理(zhngl)(zhngl)得到得到在上述

9、公式中，在上述公式中，可以是軸向應(yīng)變，也可以是徑向應(yīng)變。當(dāng)應(yīng)變片的粘貼方向確定可以是軸向應(yīng)變，也可以是徑向應(yīng)變。當(dāng)應(yīng)變片的粘貼方向確定(qudng)(qudng)后，若為壓應(yīng)變，則后，若為壓應(yīng)變，則以負(fù)值帶入；若為拉應(yīng)變，則以負(fù)值帶入；若為拉應(yīng)變，則以正值帶入。以正值帶入。從式（從式（4-184-18）可以得知，）可以得知， 全橋差動(dòng)電路不僅沒(méi)有非線性誤差，且電壓全橋差動(dòng)電路不僅沒(méi)有非線性誤差，且電壓靈敏度是單臂工作時(shí)的靈敏度是單臂工作時(shí)的4 4倍，倍，K KU U=E=E。 所以，全橋差動(dòng)電路工作時(shí)，輸出電壓最大所以，全橋差動(dòng)電路工作時(shí)，輸出電壓最大，檢測(cè)的靈敏度最高。，檢測(cè)的靈敏度最高。

10、第11頁(yè)/共68頁(yè)第十二頁(yè)，共69頁(yè)。第12頁(yè)/共68頁(yè)第十三頁(yè)，共69頁(yè)。第13頁(yè)/共68頁(yè)第十四頁(yè)，共69頁(yè)。（2）雙絲自補(bǔ)償應(yīng)變片雙絲自補(bǔ)償應(yīng)變片也稱為組合式的補(bǔ)償片或雙金屬敏感柵自補(bǔ)償片，這種應(yīng)變片的敏感柵是由電阻溫度系數(shù)為一正一負(fù)的兩種合金絲串聯(lián)成的。有絲繞式和短接式兩種形式(xngsh)，如4-8所示。這種補(bǔ)償效果較前者為好，在工作溫度范圍內(nèi)一般可以達(dá)到0.14 /。第14頁(yè)/共68頁(yè)第十五頁(yè)，共69頁(yè)。 圖圖4-94-9（a a）、（）、（b b）分別為柱）分別為柱式、筒式力傳感器，應(yīng)變片粘貼式、筒式力傳感器，應(yīng)變片粘貼(zhnti)(zhnti)在彈性體外壁應(yīng)力分布在彈性體外壁

11、應(yīng)力分布均勻的中間部分，對(duì)稱地粘貼均勻的中間部分，對(duì)稱地粘貼(zhnti)(zhnti)多片，電橋連線時(shí)考慮多片，電橋連線時(shí)考慮盡量減小載荷偏心和彎矩影響。盡量減小載荷偏心和彎矩影響。R1R1和和R3R3串接，串接，R2R2和和R4 R4 串接，并置于串接，并置于橋路對(duì)臂上，以減小彎矩影響，橫橋路對(duì)臂上，以減小彎矩影響，橫向貼片向貼片R5R5和和R7R7串接，串接，R6R6和和R8R8串接串接，作溫度補(bǔ)償用，接于另兩個(gè)橋臂，作溫度補(bǔ)償用，接于另兩個(gè)橋臂上。貼片在圓柱上的展開位置及其上。貼片在圓柱上的展開位置及其在橋路中的連接如圖在橋路中的連接如圖4-94-9（c c）、（）、（d d）所示。）

12、所示。第15頁(yè)/共68頁(yè)第十六頁(yè)，共69頁(yè)。 懸臂梁式傳感器有多懸臂梁式傳感器有多種形式。等截面梁就是種形式。等截面梁就是(jish)(jish)懸臂梁的橫截懸臂梁的橫截面處處相等的梁，如圖面處處相等的梁，如圖4-104-10（a a）所示。）所示。 第16頁(yè)/共68頁(yè)第十七頁(yè)，共69頁(yè)。 國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)(shngchn)(shngchn)的電阻應(yīng)變式傳感器種類繁多，涉及到各種應(yīng)變片的電阻應(yīng)變式傳感器種類繁多，涉及到各種應(yīng)變片、力傳感器、荷重傳感器以及加速度傳感器等。表、力傳感器、荷重傳感器以及加速度傳感器等。表4-14-1列出了部分電阻應(yīng)變式列出了部分電阻應(yīng)變式傳感器的型號(hào)及用途。傳感

13、器的型號(hào)及用途。第17頁(yè)/共68頁(yè)第十八頁(yè)，共69頁(yè)。第18頁(yè)/共68頁(yè)第十九頁(yè)，共69頁(yè)。 稱重式料位計(jì)由裝在料槽的測(cè)力稱重式料位計(jì)由裝在料槽的測(cè)力傳感器、支承架、運(yùn)算處理器以及傳感器、支承架、運(yùn)算處理器以及料位指示報(bào)警儀組成。其工作原理料位指示報(bào)警儀組成。其工作原理如圖如圖4-114-11所示，它實(shí)際上是通過(guò)檢所示，它實(shí)際上是通過(guò)檢測(cè)料位槽原料質(zhì)量測(cè)料位槽原料質(zhì)量(zhling)(zhling)間間接指示其料位的，并可發(fā)出料位的接指示其料位的，并可發(fā)出料位的上下限報(bào)警。上下限報(bào)警。第19頁(yè)/共68頁(yè)第二十頁(yè)，共69頁(yè)。第20頁(yè)/共68頁(yè)第二十一頁(yè)，共69頁(yè)。 Uo=U1U2=（K1K2）h

14、g =（K1K2）Q/A （4-21）K1K1，K2K2為傳感器傳輸系數(shù)；為傳感器傳輸系數(shù)；QQ柱式容器內(nèi)感壓膜柱式容器內(nèi)感壓膜上面上面(shng min)(shng min)溶液的重量。溶液的重量。 由于電橋輸出電壓與柱式容器內(nèi)感壓膜上面溶液的重量成線性關(guān)系，因此由于電橋輸出電壓與柱式容器內(nèi)感壓膜上面溶液的重量成線性關(guān)系，因此(ync)(ync)可以測(cè)量容器內(nèi)儲(chǔ)存的溶液重量?？梢詼y(cè)量容器內(nèi)儲(chǔ)存的溶液重量。第21頁(yè)/共68頁(yè)第二十二頁(yè)，共69頁(yè)。第22頁(yè)/共68頁(yè)第二十三頁(yè)，共69頁(yè)。第23頁(yè)/共68頁(yè)第二十四頁(yè)，共69頁(yè)。半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體材料(cilio)(cilio)電阻的變化率電阻的變化

15、率主要是由主要是由引起的，而且半導(dǎo)體材料為各向異性，其壓阻系數(shù)與晶向有關(guān)，但總是有引起的，而且半導(dǎo)體材料為各向異性，其壓阻系數(shù)與晶向有關(guān)，但總是有式中式中 壓阻系數(shù)；壓阻系數(shù)；應(yīng)力；應(yīng)力； 半導(dǎo)體材料的電阻率。半導(dǎo)體材料的電阻率。 第24頁(yè)/共68頁(yè)第二十五頁(yè)，共69頁(yè)。第25頁(yè)/共68頁(yè)第二十六頁(yè)，共69頁(yè)。 上式說(shuō)明，電橋輸出一方面與上式說(shuō)明，電橋輸出一方面與R/RR/R成正比成正比，另一方面又與供橋電壓，另一方面又與供橋電壓UoUo成正比，即電橋的輸成正比，即電橋的輸出電壓除了與被測(cè)量成正比外，同時(shí)出電壓除了與被測(cè)量成正比外，同時(shí)(tngsh)(tngsh)與電橋輸入電壓與電橋輸入電壓U

16、oUo的大小和精度有關(guān)。當(dāng)溫度改的大小和精度有關(guān)。當(dāng)溫度改變時(shí)，輸出電壓變時(shí)，輸出電壓UscUsc還與溫度有關(guān)，即還與溫度有關(guān)，即UscUsc與與RTRT呈非線性關(guān)系，所以用恒壓源供電時(shí)，不能消除呈非線性關(guān)系，所以用恒壓源供電時(shí)，不能消除溫度的影響。溫度的影響。是由于溫度的增加是由于溫度的增加(zngji)而產(chǎn)生的電阻變化。而產(chǎn)生的電阻變化。第26頁(yè)/共68頁(yè)第二十七頁(yè)，共69頁(yè)。RABCRABCRADCRADC2 2（R+RTR+RT），那么，通過(guò)每條支路的電流），那么，通過(guò)每條支路的電流(dinli)(dinli)也相等，都等于總電流也相等，都等于總電流(dinli)(dinli)的的I0

17、/2I0/2。因此電橋的輸出為。因此電橋的輸出為 經(jīng)整理經(jīng)整理(zhngl)(zhngl)后得后得 電橋的輸出與電阻的變化量電橋的輸出與電阻的變化量RR成正比，也與電源電流成正比，即成正比，也與電源電流成正比，即輸出與恒輸出與恒流源供給的電流大小與精度有關(guān)。但電橋的輸出與溫度無(wú)關(guān)，不受溫度的流源供給的電流大小與精度有關(guān)。但電橋的輸出與溫度無(wú)關(guān)，不受溫度的影響。影響。第27頁(yè)/共68頁(yè)第二十八頁(yè)，共69頁(yè)。3 3溫度漂移溫度漂移壓阻式傳感器受到溫度影響后，就要產(chǎn)生零壓阻式傳感器受到溫度影響后，就要產(chǎn)生零NSNS3 31018/cm31018/cm33 31020/cm31020/cm3之間。之間

18、。第28頁(yè)/共68頁(yè)第二十九頁(yè)，共69頁(yè)。第29頁(yè)/共68頁(yè)第三十頁(yè)，共69頁(yè)。第30頁(yè)/共68頁(yè)第三十一頁(yè)，共69頁(yè)。第31頁(yè)/共68頁(yè)第三十二頁(yè)，共69頁(yè)。第32頁(yè)/共68頁(yè)第三十三頁(yè)，共69頁(yè)。第33頁(yè)/共68頁(yè)第三十四頁(yè)，共69頁(yè)。第34頁(yè)/共68頁(yè)第三十五頁(yè)，共69頁(yè)。第35頁(yè)/共68頁(yè)第三十六頁(yè)，共69頁(yè)。第36頁(yè)/共68頁(yè)第三十七頁(yè)，共69頁(yè)。該類傳感器可以測(cè)量心血管、顱內(nèi)、尿道、子宮和眼球內(nèi)等的壓力。目前，已有腦壓傳感器該類傳感器可以測(cè)量心血管、顱內(nèi)、尿道、子宮和眼球內(nèi)等的壓力。目前，已有腦壓傳感器、脈搏傳感器、食道、尿道壓力傳感器、小型、脈搏傳感器、食道、尿道壓力傳感器、小型

19、(xioxng)血液壓力傳感器、檢查青光眼和腎血液壓力傳感器、檢查青光眼和腎臟中血液壓力傳感器等。臟中血液壓力傳感器等。第37頁(yè)/共68頁(yè)第三十八頁(yè)，共69頁(yè)。 圖圖4-324-32是一種壓阻式加速度傳感器結(jié)構(gòu)圖，傳感器采用了開環(huán)輸出的懸是一種壓阻式加速度傳感器結(jié)構(gòu)圖，傳感器采用了開環(huán)輸出的懸臂梁結(jié)構(gòu)。自由端用臂梁結(jié)構(gòu)。自由端用906906膠粘結(jié)上敏感質(zhì)量塊，基座可采用與單晶硅熱膨膠粘結(jié)上敏感質(zhì)量塊，基座可采用與單晶硅熱膨脹系數(shù)相近的合金，如鈦合金。為減小質(zhì)量塊的體積，可以采用高比重合脹系數(shù)相近的合金，如鈦合金。為減小質(zhì)量塊的體積，可以采用高比重合金。懸臂梁的空腔灌滿阻尼油，保證一定的阻尼系數(shù)

20、。阻尼油可用硅油、金。懸臂梁的空腔灌滿阻尼油，保證一定的阻尼系數(shù)。阻尼油可用硅油、甘油或變壓器油。由于壓阻元件的低頻甘油或變壓器油。由于壓阻元件的低頻(dpn)(dpn)響應(yīng)特性較好，上述傳感響應(yīng)特性較好，上述傳感器結(jié)構(gòu)一般適于測(cè)試低頻器結(jié)構(gòu)一般適于測(cè)試低頻(dpn)(dpn)（0 0100 Hz100 Hz）、小量程加速度。）、小量程加速度。第38頁(yè)/共68頁(yè)第三十九頁(yè)，共69頁(yè)。圖圖4-334-33為一種高頻、高為一種高頻、高g g值的加速度傳感器結(jié)構(gòu)，它采用柱體受力形式，可作沖擊值的加速度傳感器結(jié)構(gòu)，它采用柱體受力形式，可作沖擊加速度測(cè)量。此類傳感器類似加速度測(cè)量。此類傳感器類似(li

21、s)(li s)于壓縮型壓電加速度傳感器于壓縮型壓電加速度傳感器 第39頁(yè)/共68頁(yè)第四十頁(yè)，共69頁(yè)。第40頁(yè)/共68頁(yè)第四十一頁(yè)，共69頁(yè)。在在-200-20000的溫度的溫度(wnd)(wnd)范圍內(nèi)為范圍內(nèi)為由上式可知，由上式可知， 要確定要確定RtRt和和t t的關(guān)系，必須先確定的關(guān)系，必須先確定R0R0。 目前我國(guó)規(guī)定工業(yè)用鉑熱電阻有目前我國(guó)規(guī)定工業(yè)用鉑熱電阻有R0=25R0=25和和R0=100R0=100兩種，它們兩種，它們(t (t men)men)的分度號(hào)分別為的分度號(hào)分別為Pt25Pt25和和Pt100Pt100，其中以，其中以Pt100Pt100為最常用。為最常用。 第

22、41頁(yè)/共68頁(yè)第四十二頁(yè)，共69頁(yè)。 銅電阻電阻率低、體積較大、熱慣性大、在銅電阻電阻率低、體積較大、熱慣性大、在100100以上容易氧化，因此在使用時(shí)要根以上容易氧化，因此在使用時(shí)要根據(jù)具體情況選用。與鉑電阻一樣，在工業(yè)中也把據(jù)具體情況選用。與鉑電阻一樣，在工業(yè)中也把R0=50R0=50和和R0=100R0=100對(duì)應(yīng)的對(duì)應(yīng)的Rt-tRt-t關(guān)系制關(guān)系制成分度表，稱為銅熱電阻分度表，相應(yīng)分度號(hào)分別成分度表，稱為銅熱電阻分度表，相應(yīng)分度號(hào)分別(fnbi)(fnbi)為為Cu50Cu50和和Cu100Cu100，參見書，參見書后附錄。后附錄。第42頁(yè)/共68頁(yè)第四十三頁(yè)，共69頁(yè)。第43頁(yè)/共

23、68頁(yè)第四十四頁(yè)，共69頁(yè)。第44頁(yè)/共68頁(yè)第四十五頁(yè)，共69頁(yè)。 為解決導(dǎo)線電阻的影響，工業(yè)熱電阻大多采用三線制電橋連接法，如圖為解決導(dǎo)線電阻的影響，工業(yè)熱電阻大多采用三線制電橋連接法，如圖4-364-36所示。圖所示。圖中中RtRt為熱電阻傳感器，其三根引出導(dǎo)線相同，阻值都是為熱電阻傳感器，其三根引出導(dǎo)線相同，阻值都是r r。其中一根與電橋電源相串聯(lián)，。其中一根與電橋電源相串聯(lián)，它對(duì)電橋的平衡它對(duì)電橋的平衡(pnghng)(pnghng)沒(méi)有影響，另外兩根分別與電橋的相鄰兩臂串聯(lián)，當(dāng)電橋沒(méi)有影響，另外兩根分別與電橋的相鄰兩臂串聯(lián)，當(dāng)電橋平衡平衡(pnghng)(pnghng)時(shí)，得下列關(guān)

24、系時(shí)，得下列關(guān)系所以所以(suy)(suy)有有 如果使如果使R1=R2R1=R2，則上式就和，則上式就和r=0r=0時(shí)的電橋平衡時(shí)的電橋平衡公式完全相同，即說(shuō)明此種接法導(dǎo)線電阻公式完全相同，即說(shuō)明此種接法導(dǎo)線電阻r r對(duì)熱電阻對(duì)熱電阻的測(cè)量毫無(wú)影響。的測(cè)量毫無(wú)影響。注意：注意： 以上結(jié)論只有在以上結(jié)論只有在R1= R2R1= R2，且只有在，且只有在平衡狀態(tài)平衡狀態(tài)下才成立。下才成立。 為了消除從熱電阻感溫體到接線端子間的導(dǎo)線為了消除從熱電阻感溫體到接線端子間的導(dǎo)線對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，一般要求從熱電阻感溫體的對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，一般要求從熱電阻感溫體的根部引出導(dǎo)線，且要求引出線一致，以保證它們根

25、部引出導(dǎo)線，且要求引出線一致，以保證它們的電阻值的電阻值r r相等。相等。第45頁(yè)/共68頁(yè)第四十六頁(yè)，共69頁(yè)。第46頁(yè)/共68頁(yè)第四十七頁(yè)，共69頁(yè)。 式中，式中，KK為熱傳導(dǎo)系數(shù)。為熱傳導(dǎo)系數(shù)。 實(shí)驗(yàn)證明，實(shí)驗(yàn)證明，K K與介質(zhì)的密度、黏度、平均流速與介質(zhì)的密度、黏度、平均流速等參數(shù)有關(guān)。當(dāng)其他等參數(shù)有關(guān)。當(dāng)其他(qt)(qt)參數(shù)為定值時(shí)，參數(shù)為定值時(shí)，K K僅與僅與介質(zhì)的平均流速有關(guān)。這樣就可以通過(guò)測(cè)量熱電阻介質(zhì)的平均流速有關(guān)。這樣就可以通過(guò)測(cè)量熱電阻耗散熱量耗散熱量QQ，獲得氣體或液體介質(zhì)的平均流速或流，獲得氣體或液體介質(zhì)的平均流速或流量。量。第47頁(yè)/共68頁(yè)第四十八頁(yè)，共69頁(yè)

26、。 電阻RTl、RT2、RP1、RP2組成一個(gè)電橋，電橋在氣體或液體介質(zhì)靜止不流動(dòng)時(shí)處于平衡狀態(tài)，電流表中無(wú)電流指示(zhsh)；當(dāng)介質(zhì)流動(dòng)時(shí)，由于介質(zhì)會(huì)帶走熱量，從而使熱電阻片RT1與RT2的散熱情況出現(xiàn)差異，RT1的溫度下降，使電橋電路失去平衡，產(chǎn)生一個(gè)與介質(zhì)流量變化相對(duì)應(yīng)的電流流經(jīng)電流表。如果事先將電流表按平均流量標(biāo)定過(guò)，則從電流表的刻度上便知?dú)怏w或液體介質(zhì)流量的大小。第48頁(yè)/共68頁(yè)第四十九頁(yè)，共69頁(yè)。 壓縮機(jī)工作正常時(shí)，有電流流過(guò)電熱絲，但因電流較小，電熱絲發(fā)出的熱量不壓縮機(jī)工作正常時(shí)，有電流流過(guò)電熱絲，但因電流較小，電熱絲發(fā)出的熱量不能使雙金屬片翻轉(zhuǎn)，所以常閉觸點(diǎn)維持閉合狀態(tài)，

27、如圖能使雙金屬片翻轉(zhuǎn)，所以常閉觸點(diǎn)維持閉合狀態(tài)，如圖4-394-39（c c）所示。如果由于）所示。如果由于某種原因使壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)中的電流過(guò)大時(shí)，這一大電流流過(guò)電熱絲后，使它很快某種原因使壓縮機(jī)電動(dòng)機(jī)中的電流過(guò)大時(shí)，這一大電流流過(guò)電熱絲后，使它很快發(fā)熱，發(fā)出的熱量使碟形雙金屬片溫度迅速升高發(fā)熱，發(fā)出的熱量使碟形雙金屬片溫度迅速升高(shn o)(shn o)到它的動(dòng)作溫度到它的動(dòng)作溫度，使碟形雙金屬片翻轉(zhuǎn)，同時(shí)帶動(dòng)常閉觸點(diǎn)斷開，切斷壓縮機(jī)的工作電源，保護(hù)，使碟形雙金屬片翻轉(zhuǎn)，同時(shí)帶動(dòng)常閉觸點(diǎn)斷開，切斷壓縮機(jī)的工作電源，保護(hù)全封閉式壓縮機(jī)不至于損壞，如圖全封閉式壓縮機(jī)不至于損壞，如圖4-394-

28、39（d d）所示。）所示。第49頁(yè)/共68頁(yè)第五十頁(yè)，共69頁(yè)。圖 4-39 碟形雙金屬片溫度(wnd)測(cè)量過(guò)程 第50頁(yè)/共68頁(yè)第五十一頁(yè)，共69頁(yè)。 根據(jù)不同的使用要求，可以(ky)把熱敏電阻制成片狀、柱狀、墊圈狀等各種不同的形狀結(jié)構(gòu)，其直徑或厚度約為1 mm，長(zhǎng)度往往不到3mm，熱敏電阻的封裝形式如圖4-41所示 第51頁(yè)/共68頁(yè)第五十二頁(yè)，共69頁(yè)。 熱敏電阻的溫度系數(shù)(xsh)可以分為正溫度系數(shù)(xsh)（PTC），負(fù)溫度系數(shù)(xsh)（NTC）和臨界溫度系數(shù)(xsh)（CTR），其電阻值與溫度之間的特性曲線如圖4-42所示。 多數(shù)多數(shù)PTCPTC熱敏電阻的溫度熱敏電阻的溫度-

29、 -電阻特性呈非電阻特性呈非線性，如圖線性，如圖4-424-42中曲線中曲線4 4所示。由本征鍺或本所示。由本征鍺或本征硅材料制成的線性征硅材料制成的線性PTCPTC熱敏電阻的線性度較熱敏電阻的線性度較好，如圖好，如圖4-424-42中曲線中曲線3 3所示。所示。第52頁(yè)/共68頁(yè)第五十三頁(yè)，共69頁(yè)。PTCPTC熱敏電阻有如下優(yōu)點(diǎn)：熱敏電阻有如下優(yōu)點(diǎn)：具有恒溫、調(diào)溫和自動(dòng)控溫的特殊功能；具有恒溫、調(diào)溫和自動(dòng)控溫的特殊功能；只發(fā)熱，不發(fā)紅，無(wú)明火，不易燃燒；只發(fā)熱，不發(fā)紅，無(wú)明火，不易燃燒；對(duì)電源無(wú)特殊要求，電源無(wú)論是交流還是直流，電壓從對(duì)電源無(wú)特殊要求，電源無(wú)論是交流還是直流，電壓從3 34

30、40V440V均可使用；均可使用；熱交換率高，節(jié)約能源，熱交換率高，節(jié)約能源，PTCPTC元件有限流作用，溫度上升時(shí)，元件有限流作用，溫度上升時(shí)，PTCPTC發(fā)熱量減發(fā)熱量減少，反之則增加，因而能節(jié)約大量能源；少，反之則增加，因而能節(jié)約大量能源；響應(yīng)時(shí)間快，響應(yīng)時(shí)間快，般情況般情況(qngkung)(qngkung)下，只要傳熱和散熱媒介選擇適當(dāng)，通下，只要傳熱和散熱媒介選擇適當(dāng)，通電幾秒鐘即可達(dá)到預(yù)定的溫度；電幾秒鐘即可達(dá)到預(yù)定的溫度；使用壽命長(zhǎng)等。使用壽命長(zhǎng)等。PTCPTC熱敏電阻用途主要是彩電消磁、各種電器設(shè)備的過(guò)熱保熱敏電阻用途主要是彩電消磁、各種電器設(shè)備的過(guò)熱保護(hù)等。護(hù)等。第53頁(yè)/

31、共68頁(yè)第五十四頁(yè)，共69頁(yè)。BB為熱敏電阻常數(shù)為熱敏電阻常數(shù)(chngsh)(chngsh)，是溫度系數(shù)，是溫度系數(shù)的函數(shù)，的函數(shù)，B=-B=-T2T2；RTRT為任意溫度為任意溫度T T時(shí)的電阻值；時(shí)的電阻值；R0R0為基準(zhǔn)溫度為基準(zhǔn)溫度T0T0時(shí)的電阻值時(shí)的電阻值 NTC NTC熱敏電阻主要用于測(cè)溫，其電阻值與溫度之間呈負(fù)指數(shù)關(guān)系，它特性熱敏電阻主要用于測(cè)溫，其電阻值與溫度之間呈負(fù)指數(shù)關(guān)系，它特性(txng)(txng)曲線如圖曲線如圖4-424-42中曲線中曲線2 2所示。所示。第54頁(yè)/共68頁(yè)第五十五頁(yè)，共69頁(yè)。第55頁(yè)/共68頁(yè)第五十六頁(yè)，共69頁(yè)。第56頁(yè)/共68頁(yè)第五十七頁(yè)

32、，共69頁(yè)。第57頁(yè)/共68頁(yè)第五十八頁(yè)，共69頁(yè)。第58頁(yè)/共68頁(yè)第五十九頁(yè)，共69頁(yè)。第59頁(yè)/共68頁(yè)第六十頁(yè)，共69頁(yè)。第60頁(yè)/共68頁(yè)第六十一頁(yè)，共69頁(yè)。 圖圖4-454-45是汽車空調(diào)用溫控器電路。電路中是汽車空調(diào)用溫控器電路。電路中R1R1、RTRT、R2R2、R3R3及溫度設(shè)定電位器及溫度設(shè)定電位器RPRP構(gòu)成溫度檢測(cè)電橋。構(gòu)成溫度檢測(cè)電橋。當(dāng)被控溫度高于當(dāng)被控溫度高于RPRP設(shè)定的溫度時(shí)，設(shè)定的溫度時(shí)，RTRT阻值較小，阻值較小，A A點(diǎn)電位低于點(diǎn)電位低于B B點(diǎn)電位，點(diǎn)電位，A2A2輸出輸出為高電平，此時(shí)為高電平，此時(shí)A1A1的反相輸入端電位低于同相輸入端電位，輸出也

33、為高電平，晶的反相輸入端電位低于同相輸入端電位，輸出也為高電平，晶體管體管VTVT飽和導(dǎo)通，繼電器飽和導(dǎo)通，繼電器KAKA吸合，常開觸點(diǎn)吸合，常開觸點(diǎn)KAKA閉合，導(dǎo)致閉合，導(dǎo)致(dozh)(dozh)汽車離合器汽車離合器得電工作，從而使壓縮機(jī)工作制冷。得電工作，從而使壓縮機(jī)工作制冷。隨著被控溫度逐漸降低，隨著被控溫度逐漸降低，RTRT阻值增大，阻值增大，A A點(diǎn)電位逐漸升高，當(dāng)被控溫度達(dá)到或低于點(diǎn)電位逐漸升高，當(dāng)被控溫度達(dá)到或低于RPRP設(shè)定溫度時(shí)，設(shè)定溫度時(shí)，A A點(diǎn)電位高于點(diǎn)電位高于B B點(diǎn)電位，此時(shí)點(diǎn)電位，此時(shí)A2A2輸出低電平，則輸出低電平，則AlAl輸出為低電平，輸出為低電平，VT

34、VT截止，繼電器截止，繼電器J J釋放，釋放，Jl Jl斷開，造成離合器失電而使壓縮機(jī)停止工作。斷開，造成離合器失電而使壓縮機(jī)停止工作。 以上過(guò)程周而復(fù)始，就可以確保汽車內(nèi)溫度控制在由以上過(guò)程周而復(fù)始，就可以確保汽車內(nèi)溫度控制在由RPRP設(shè)定的溫度附近了。設(shè)定的溫度附近了。其他場(chǎng)合用到的空調(diào)中的熱敏電阻控制器，原理基本與圖其他場(chǎng)合用到的空調(diào)中的熱敏電阻控制器，原理基本與圖4-454-45相同。相同。第61頁(yè)/共68頁(yè)第六十二頁(yè)，共69頁(yè)。 這樣就抑制了電源接通時(shí)的這樣就抑制了電源接通時(shí)的沖擊沖擊(chngj)(chngj)電流，達(dá)到了保電流，達(dá)到了保護(hù)燈泡的目的。護(hù)燈泡的目的。第62頁(yè)/共68

35、頁(yè)第六十三頁(yè)，共69頁(yè)。圖圖4-474-47也是采用熱敏電阻防止電源也是采用熱敏電阻防止電源(dinyun)(dinyun)接通時(shí)的沖擊電流的接通時(shí)的沖擊電流的電路。電路。 功率熱敏電阻接在整流橋輸出端與濾波電容之間，電源功率熱敏電阻接在整流橋輸出端與濾波電容之間，電源(dinyun)(dinyun)接通時(shí)，熱敏電阻阻值較大，抑制沖擊電流，接通時(shí)，熱敏電阻阻值較大，抑制沖擊電流， 隨著時(shí)間增長(zhǎng)，熱敏電阻自身發(fā)熱而阻值降低，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載正隨著時(shí)間增長(zhǎng)，熱敏電阻自身發(fā)熱而阻值降低，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載正常供電。常供電。 熱敏電阻的功耗通?？珊雎浴Ｈ绻麩崦綦娮杞釉趫D熱敏電阻的功耗通?？珊雎?。如果熱敏電阻

36、接在圖4-474-47所示電路的所示電路的A A處，也可以獲得同樣的效果。處，也可以獲得同樣的效果。第63頁(yè)/共68頁(yè)第六十四頁(yè)，共69頁(yè)。第64頁(yè)/共68頁(yè)第六十五頁(yè)，共69頁(yè)。 1電阻應(yīng)變片分為兩種：金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片。工作電阻應(yīng)變片分為兩種：金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片。工作原理為電阻應(yīng)變效應(yīng)，金屬電阻應(yīng)變片主要是由于導(dǎo)體的長(zhǎng)度和半徑原理為電阻應(yīng)變效應(yīng)，金屬電阻應(yīng)變片主要是由于導(dǎo)體的長(zhǎng)度和半徑發(fā)生改變而引起電阻變化，半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片是由于其電阻率發(fā)生變發(fā)生改變而引起電阻變化，半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片是由于其電阻率發(fā)生變化而引起電阻變化（即壓阻效應(yīng)）的。應(yīng)變片因環(huán)境溫度變化會(huì)發(fā)生

37、化而引起電阻變化（即壓阻效應(yīng)）的。應(yīng)變片因環(huán)境溫度變化會(huì)發(fā)生誤差，它的溫度誤差補(bǔ)償誤差，它的溫度誤差補(bǔ)償(bchng)方法通常有兩大類，即電橋補(bǔ)償方法通常有兩大類，即電橋補(bǔ)償(bchng)法和溫度自補(bǔ)償法和溫度自補(bǔ)償(bchng)法。應(yīng)變片要把微小應(yīng)變引起的法。應(yīng)變片要把微小應(yīng)變引起的微小電阻變化精確地測(cè)量出來(lái)，通常采用直流電橋或交流電橋測(cè)量電微小電阻變化精確地測(cè)量出來(lái)，通常采用直流電橋或交流電橋測(cè)量電路。電阻應(yīng)變式力傳感器由應(yīng)變計(jì)、彈性元件、測(cè)量電路等組成，廣路。電阻應(yīng)變式力傳感器由應(yīng)變計(jì)、彈性元件、測(cè)量電路等組成，廣泛應(yīng)用在應(yīng)變、力、加速度、稱重等有關(guān)物理量的測(cè)量中。泛應(yīng)用在應(yīng)變、力、加速

38、度、稱重等有關(guān)物理量的測(cè)量中。 2壓阻式傳感器根據(jù)半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)而工作，有體型、薄膜型壓阻式傳感器根據(jù)半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)而工作，有體型、薄膜型、擴(kuò)散型、外延型等多種類型。擴(kuò)散型壓阻式傳感器是利用單晶硅材、擴(kuò)散型、外延型等多種類型。擴(kuò)散型壓阻式傳感器是利用單晶硅材料的壓阻效應(yīng)和集成電路制造技術(shù)制成的新型傳感器。其硅膜片在外料的壓阻效應(yīng)和集成電路制造技術(shù)制成的新型傳感器。其硅膜片在外力作用下產(chǎn)生微量變形，從而使硅片電阻值變化，利用電橋?qū)㈦娮柚盗ψ饔孟庐a(chǎn)生微量變形，從而使硅片電阻值變化，利用電橋?qū)㈦娮柚档淖兓D(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出，即可測(cè)得被測(cè)非電量。壓阻式傳感器可的變化轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)輸出，即可

39、測(cè)得被測(cè)非電量。壓阻式傳感器可以進(jìn)行壓力、拉力、壓力差、沖擊波、液位、加速度、質(zhì)量、應(yīng)變、以進(jìn)行壓力、拉力、壓力差、沖擊波、液位、加速度、質(zhì)量、應(yīng)變、流量、真空度等物理量的測(cè)量和控制。流量、真空度等物理量的測(cè)量和控制。第65頁(yè)/共68頁(yè)第六十六頁(yè)，共69頁(yè)。 3熱電阻是利用金屬材料的阻值隨溫度的升高而增大的特性制作的，廣泛用來(lái)測(cè)量熱電阻是利用金屬材料的阻值隨溫度的升高而增大的特性制作的，廣泛用來(lái)測(cè)量-200500范圍內(nèi)的溫度。常有的有鉑、銅兩種熱電阻，鉑具有穩(wěn)定的物理、化范圍內(nèi)的溫度。常有的有鉑、銅兩種熱電阻，鉑具有穩(wěn)定的物理、化學(xué)性能，是目前制造熱電阻的最好材料，可作為高精度工業(yè)測(cè)溫元件和溫度標(biāo)準(zhǔn)元學(xué)性能，是