第五讲 电阻式传感器
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电阻式传感器第一篇:电阻式传感器电阻式传感器电阻式传感器将被测量变化转换成电阻变化的传感器。
把位移、力、压力、加速度、扭矩等非电物理量转换为电阻值变化的传感器。
它主要包括电阻应变式传感器、电位器式传感器(见位移传感器)和锰铜压阻传感器等。
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。
电位器式传感器是一种把机械的线位移或角位移输入量转换为和它成一定函数关系的电阻或电压输出的传感元件。
应变片式传感器的工作原理是基于电阻应变效应,即在导体产生机械变形时,它的电阻值相应发生变化。
优缺点:电阻式传感器具有结构简单、输出精度较高、线性和稳定性好等特点。
但是它受环境条件如温度等影响较大,有分辨率不高等不足之处。
电阻应变式传感器电阻应变式传感器(straingauge type transducer)以电阻应变计为转换元件的电阻式传感器。
电阻应变式传感器由弹性敏感元件、电阻应变计、补偿电阻和外壳组成,可根据具体测量要求设计成多种结构形式。
弹性敏感元件受到所测量的力而产生变形,并使附着其上的电阻应变计一起变形。
电阻应变计再将变形转换为电阻值的变化,从而可以测量力、压力、扭矩、位移、加速度和温度等多种物理量。
应用:常用的电阻应变式传感器有应变式测力传感器、应变式压力传感器、应变式扭矩传感器(见转矩传感器)、应变式位移传感器(见位移传感器)、应变式加速度传感器(见加速度计)和测温应变计等。
优缺点:电阻应变式传感器的优点是精度高,测量范围广寿命长,结构简单,频响特性好,能在恶劣条件下工作,易于实现小型化、整体化和品种多样化等。
它的缺点是对于大应变有较大的非线性、输出信号较弱,但可采取一定的补偿措施。
因此它广泛应用于自动测试和控制技术中。
第二篇:电阻应变式称重传感器的设计学号电子系统综合设计设计说明书设计数显应变量测量仪学生姓名班级电信科班成绩指导教师(签字)计算机与信息工程学院2013年X月X日题目:电阻应变式称重传感器的设计摘要称重传感器是电子衡器的核心部件,随着称重传感器技术不断发展和应用领域不断扩大,传感器越来越为人们所关注。
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。