电阻式传感器

第二章 电阻式传感器

2.1 金属应变计与半导体应变计在工作机理上有何不同？试比较应变计各种灵敏系数概念的不同物理意义。

2.2 从丝绕式应变计的横向效应考虑，应该如何正确选择和使用应变计？在测量应力梯度较大或应力集中的静态应力和动态应力时，还需考虑什么因素？

2.3 试述电阻应变计产生热输出（温度误差）的原因及其补偿方法。

2.4 试述应变电桥产生非线性的原因及削减非线性误差的措施。

2.5 如何用电阻应变计构成应变式传感器？对其各组成部分有何要求?

2.6 一试件受力后的应变为2×10-3;丝绕应变计的灵敏系数为2，初始阻值120Ω，温度系数为－50×10-6/℃，线膨胀系数为14×10-6/ ℃；试件的线膨胀系数为12×10-6/ ℃。求温度升高20℃时，应变计输出的相对误差。

2.7 为什么常用等强度悬臂梁作为应变式传感器的力敏元件?现用一等强度梁：有效长L=150mm，固支处宽b=18mm，厚h=5mm，弹性模量E=2×105 N/mm2，贴上4片等阻值、K=2的电阻应变计，并接入四等臂差动电桥构成称重传感器。试问（1）悬臂量上如何布片？又如何接桥？为什么？（2）当输入电压为3V，输出电压为2mV时的称重量是多少？

电阻式传感器工作原理

电阻式传感器是一种常用的传感器类型，它利用材料的电阻随温度、压力、湿度等参数的变化而发生变化的特性，从而实现对这些参数的测量。

电阻式传感器的工作原理基于电阻材料的温度系数或应变系数。在温度传感器中，常用的电阻材料有铂电阻和铜电阻。铂电阻的电阻值随温度的变化呈线性关系，而铜电阻则呈非线性关系。当温度发生变化时，电阻值也会发生变化，通过测量电阻的变化，就可以得到温度的值。

在压力传感器中，常用的电阻材料有硅材料和金属薄膜材料。当受到压力作用时，硅材料的阻值会发生变化，通过测量电阻的变化，就可以得到压力的值。金属薄膜材料的电阻值随应变的变化而发生变化，当受到力或应变作用时，金属薄膜的形状会发生微小的变化，从而导致电阻值的变化。

电阻式传感器的测量原理是通过测量电阻值的变化来间接测量参数的变化。这需要将传感器与一个恒定电流或电压的电路连接起来，测量电路中的电压或电流变化，然后再根据电阻值与参数之间的关系进行计算，得到参数的实际值。

需要注意的是，在测量过程中，电阻式传感器可能会有一定的误差，如温漂、线性度、尺寸变化等。为了提高测量的准确性，通常需要对传感器进行校准和补偿。

总结来说，电阻式传感器通过测量电阻值的变化来间接测量参数的变化，利用材料的电阻随温度、压力、湿度等参数变化的特性实现测量。这种传感器在工业控制、温度测量、压力监测等领域具有广泛的应用。

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，它的工作原理是通过测量电阻值来检测物理量的变化。这种传感器通常由一个电阻元件和一个测量电路组成，电阻元件的电阻值会随着被测量物理量的变化而发生变化，测量电路会将这种变化转换成电信号输出。

电阻式传感器的电阻元件通常是由一些特殊材料制成的，这些材料的电阻值会随着温度、压力、湿度、光照等物理量的变化而发生变化。例如，温度传感器通常使用铂电阻作为电阻元件，铂电阻的电阻值会随着温度的变化而发生变化，测量电路可以通过测量电阻值来计算出温度的值。

电阻式传感器的测量电路通常是由一个电桥组成的，电桥的四个电阻元件中包括一个电阻式传感器，当电阻式传感器的电阻值发生变化时，电桥的平衡状态会被打破，从而产生一个输出电信号。这个输出电信号的大小和方向都与电阻值的变化有关，测量电路可以通过测量这个输出电信号来计算出被测量物理量的值。

电阻式传感器具有简单、可靠、精度高等优点，广泛应用于工业、医疗、环保等领域。例如，温度传感器可以用于测量空调、冰箱、烤箱等设备的温度，压力传感器可以用于测量汽车轮胎的压力，湿度传感器可以用于测量室内的湿度，光照传感器可以用于测量室内外的光照强度等。

总之，电阻式传感器是一种常见的传感器类型，它的工作原理是通过测量电阻值来检测物理量的变化。这种传感器具有简单、可靠、精度高等优点，广泛应用于工业、医疗、环保等领域。

04电数字式体温计

电阻式温度传感器的测试

项目描述

•

数字式体温计是利用电阻式温度传感器将温度转换成数

字信号，然后通过显示器(如液晶、数码管、LED矩阵等

)以数字形式显示温度，能快速准确地测量人体温度。与

传统的水银体温计相比，具有读数字方便，测量时间短，

测量精度高，能记忆并有提示音等优点，尤其是数字体

温计不含水银，对人体及周围环境无害特别适合于医院，

家庭使用，如图4-1所示。

•

通过本项目的学习，主要给

•

大家介绍电阻式温度传感器

•

（也称为热电阻传感器）的

•

工作原理及常见的热电阻传

•

感器。

一、温度测量的基

本概念

温度标志着

物质内部大量分子

无规则运动的剧烈

程度。温度越高，

表示物体内部分子

热运动越剧烈。

模拟图：在一个密闭的空间里，气体分

子在高温时的运动速度比低温时快！

二、温标

1、温度的数值表示方法称为温标。它规定

了温度的读数的起点（即零点）以及温度

的单位。各类温度计的刻度均由温标确定。

2、国际上规定的温标有：摄氏温标、华氏

温标、热力学温标等。

几种温标的对比

正常体温

为

37 C，

相当于华

氏温度多

少度？

知识准备

•

一、热电阻传感器

•

热电阻传感器可分为金属热电阻和半导体热电阻两大类，

前者通常简称为热电阻，后者称为热敏电阻。下面介绍

金属热电阻传感器。

•

（一）金属热电阻的工作原理

•

金属热电阻是利用电阻与温度成一定函数关系的特性，

由金属材料制成的感温元件。当被测温度变化时，导体

的电阻随温度变化而变化，通过测量电阻值变化的大小

而得出温度变化的情况及数值大小，这就是热电阻测温

的基本工作原理。

取一只100W/220V 灯泡，用万用表测量其电阻

值，可以发现其冷态阻值只有几十欧姆，而计算得到

的额定热态电阻值应为

484。

•

（二）常用热电阻及特性

•

常用热电阻材料有铂、铜、铁和镍等，它们的电阻温度

系数在(3～6)×10

−3/℃范围内，下面分别介绍它们的使