第4课 电阻式传感器信号调节.差动结构
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电阻式传感器工作原理及结构图解分析电阻式传感器种类繁多,应用广泛,其基本原理就是将被测物理量的变化转换成电阻值的变化,再经相应的测量电路显示或记录被测量值的变化。
9.2.1 电阻应变式传感器应变式传感器是基于测量物体受力变形所产生应变的一种传感器,最常用的传感元件为电阻应变片。
应用范围:可测量位移、加速度、力、力矩、压力等各种参数。
应变式传感器特点变式传感器特点①精度高,测量范围广;②使用寿命长,性能稳定可靠;③结构简单,体积小,重量轻;④频率响应较好,既可用于静态测量又可用于动态测量;⑤价格低廉,品种多样,便于选择和大量使用。
1、应变式传感器的工作原理(1) 金属的电阻应变效应金属导体在外力作用下发生机械变形时,其电阻值随着它所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化的现象,称为金属的电阻应变效应。
公式推导:若金属丝的长度为L,截面积为S,电阻率为ρ,其未受力时的电阻为R,则:(9.1)如果金属丝沿轴向方向受拉力而变形,其长度L变化dL,截面积S变化dS,电阻率ρ变化,因而引起电阻R变化dR。
将式(9.1)微分,整理可得:(9.2)对于圆形截面有:(9.3)为金属丝轴向相对伸长,即轴向应变;而则为电阻丝径向相对伸长,即径向应变,两者之比即为金属丝材料的泊松系数μ,负号表示符号相反,有:(9.9)将式(9.9)代入(9.3)得:(9.5)将式(9.5)代入(9.2),并整理得:(9.6)(9.7) 或K0称为金属丝的灵敏系数,其物理意义是单位应变所引起的电阻相对变化。
K0称为金属丝的灵敏系数,其物理意义是单位应变所引起的电阻相对变化。
公式简化过程:由式可以明显看出,金属材料的灵敏系数受两个因素影响:一个是受力后材料的几何尺寸变化所引起的,即项;另一个是受力后材料的电阻率变化所引起的,即项。
对于金属材料项比项小得多。
大量实验表明,在电阻丝拉伸比例极限范围内,电阻的相对变化与其所受的轴向应变是成正比的,即K0为常数,于是可以写成:(9.8)通常金属电阻丝的K0=1.7~4.6。
电阻式传感器的结构
结构:由电阻元件及电刷(活动触点)两个基本部分组成。
电刷相对于电阻元件的运动可以是直线运动、转动和螺旋运动,因而可以将直线位移或角位移转换为与其成一定函数关系的电阻或电压输出。
电位器的结构与材料
(1)电阻丝:康铜丝、铂铱合金及卡玛丝等
(2)电刷:常用银、铂铱、铂铑等金属
(3)骨架:常用材料为陶瓷、酚醛树脂、夹布胶木等绝缘材料,骨架的结构形式很多,常用矩形。
电阻式传感器的应用
电阻式传感器与相应的测量电路组成的测力、测压、称重、测位移、加速度、扭矩等测量仪表是冶金、电力、交通、石化、商业、生物医学和国防等部门进行自动称重、过程检测和实现生产过程自动化不可缺少的工具之一。
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电阻式传感器工作原理
电阻式传感器是一种常见的传感器类型,它通过测量电阻的变化来感知被测量物理量的变化。
它广泛应用于温度、压力、湿度等物理量的测量和控制领域。
电阻式传感器的工作原理主要基于电阻值随被测量物理量的变化而变化的特性。
下面我们将详细介绍电阻式传感器的工作原理。
首先,电阻式传感器的工作原理与材料的电阻特性密切相关。
在电阻式传感器中,常用的材料包括铜、铁、镍等,这些材料的电阻值随温度、压力等物理量的变化而变化。
当被测量物理量发生变化时,传感器内部的材料电阻值也会相应变化。
其次,电阻式传感器通常采用电桥测量电路进行测量。
电桥测量电路是一种常用的测量电阻值的方法,它通过比较传感器电阻与标准电阻之间的差异来实现对被测量物理量的测量。
当传感器电阻值发生变化时,电桥测量电路会检测到电阻差异并输出相应的电信号。
最后,电阻式传感器的输出信号通常需要经过信号调理电路进行处理。
由于传感器输出信号较小,需要经过放大、滤波等处理才能输出到控制系统中进行进一步处理。
信号调理电路能够有效地提高传感器的测量精度和稳定性。
综上所述,电阻式传感器的工作原理主要基于材料的电阻特性、电桥测量电路和信号调理电路。
它通过测量电阻值的变化来实现对被测量物理量的测量。
电阻式传感器具有结构简单、成本低、响应速度快等优点,因此在工业自动化控制、环境监测、医疗器械等领域得到了广泛的应用。
希望通过本文的介绍,能够更加深入地了解电阻式传感器的工作原理,为相关领域的工程应用提供参考和指导。
差动电阻式传感器的工作原理嘿,朋友们!今天咱来聊聊差动电阻式传感器的工作原理。
你说这差动电阻式传感器啊,就像是一个特别会“察言观色”的小精灵!它主要是通过测量电阻的变化来感知周围的情况。
就好比你走在路上,能通过眼睛看到不同的景色,而它呢,就是通过电阻的变化来“看”到各种物理量的变化。
想象一下,有两根电阻丝,就像两个好兄弟一样。
当外界有什么风吹草动,比如温度变化啦、压力变化啦,这俩兄弟的电阻值可就不一样喽!这时候,差动电阻式传感器就聪明地利用这个差异,把这些变化给捕捉下来。
它工作起来可认真啦,一点小变化都不放过。
就好像一个细心的侦探,不放过任何蛛丝马迹。
比如说在一些工业场合,它能精准地检测到机器的微小振动或者压力变化,及时给人们发出信号,哎呀呀,这可太重要了!要是没有它,说不定哪天机器就出大问题啦。
而且哦,它还特别稳定可靠呢!不像有些东西,时不时就闹点小脾气,它可是一直稳稳当当工作的。
这就好比是一个老黄牛,勤勤恳恳,任劳任怨。
你说它咋这么厉害呢?其实就是利用了电阻的特性啦。
电阻这东西,可神奇了,会随着各种因素而改变。
差动电阻式传感器就是抓住了这个特点,把电阻的变化转化为我们能理解的信号。
在我们的生活中,差动电阻式传感器可发挥了大作用呢!从工厂里的大型设备监测,到一些小仪器的精确测量,都有它的身影。
它就像一个默默奉献的小英雄,不声不响地为我们服务着。
总之,差动电阻式传感器就是这么一个神奇又实用的东西。
它通过巧妙地利用电阻的变化,为我们打开了了解世界的另一扇窗户。
我们真应该好好感谢它呀,让我们的生活变得更加安全、更加精确、更加美好!这就是差动电阻式传感器的工作原理啦,你了解了吗?。