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第二章,第1、2、3节,133页,9M,传感器与检测技术课程课件

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传感器与检测技术ppt课件

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22
重复性
图1-4所示为校正曲线的重复特性。
正行程的最大重复性偏差为△Rmax1, 反行程的最大重复 性偏差为△Rmax2，重复性误差取这两个最大偏差中之较 大者为△Rmax，再以满量程输出的百分数表示，即
rR
Rmax yFS
100%
（1-15）
式中 △Rmax----输出最大不重复误差。
精选课件ppt
现代人们的日常生活中，也愈来愈离不开检测技术。例 如现代化起居室中的温度、湿度、亮度、空气新鲜度、防火、 防盗和防尘等的测试控制，以及由有视觉、听觉、嗅觉、触 觉和味觉等感觉器官，并有思维能力机器人来参与各种家庭 事务管理和劳动等，都需要各种检测技术。
精选课件ppt
34
自动检测系统的基本组成
自动检测系统是自动测量、自动资料、自动保护、自动 诊断、自动信号处理等诸系统的总称，基本组成如图1-7。
图1-10 微差法测量稳压电源输出电压的微小变化
精选课件ppt
44
误差处理 主要内容
• 一、误差与精确处理 • 二、测量数据的统计处理 • 三、间接测量中误差的传递 • 四、有效数字及其计算法则
精选课件ppt
45
误差与精确处理
主要内容
(1)绝对误差与相对误差 (2)系统误差、偶然误差和疏失误差 (3)基本误差和附加误差 (4)常见的系统误差及降低其对测量结果影响的方法
（1-17）
由于种种原因，会引起灵敏度变化，产生灵敏度误差。灵 敏度误差用相对误差来表示
k10% 0 sk
（1-18）
精选课件ppt
25
分辨率
分辨率是指传感器能检测到的最小的输入增量。 分辨率可用绝对值表示，也可以用满量程的百分比表 示。

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传感器与检测技术
第一篇 基础知识引论
1 绪论
1.1 检测仪表控制系统 1.2 基本概念 1.3 检测仪表技术发展趋势
检测技术
检测≠测量 检测技术是实验科学的一部分，主要研究各
种物理量的测量原理和测量信号分析处理方法。
智能楼宇控制
图示为某公司楼宇自动化 系统。该系统分为：安全 监测、照明控制、空调控 制、水/废水管理等。
滞环效应分析
同一输入，对应多个输出值，出现误差。
1.2.6 滞环、死区和回差
死区： – 死区效应，例如传动机构 的摩擦和间隙。 – 实际上升曲线和实际 下降曲线不重合。 – 仪表输入小到一定范围后不 足以引起输出的任何变化。
死区效应分析
1.2.6 滞环、死区和回差
综合效应： – 既有储能效应，也具有 死区效应。 – 各种情况下，实际上升曲 线和实际下降曲线间的差 值称为回差或变差。
误差函数的有关符号：
– 1）y f x
：误差x发生的概率密度
– 2）p x f x dx ：误差为x的概率，称为概率元
– 3）p a x b b f x dx ：误差在a与b之间的概率 a
– 4）p x f x dx 1 ： 检测值存在或检测误差存在的概率为1
(a) 线性传感器
(b) 非线性传感器
作图法求灵敏度过程
y
Δy
切点
传感器 特性曲线
x1
0
K y
Δx
x
xmax x
两者关系
灵敏度高的仪表一定分辨率高（充分条件） 分辨率高的仪表不一定灵敏度高（非必要条件）
原因：分辨率高的仪表，如量程也很小，则灵 敏度也不高。
灵敏度具有可传递性，首尾串联的多仪表系统 总灵敏度是各仪表灵敏度的乘积。

传感器及检测技术讲义PPT教案

传感器及检测技术讲义PPT教案

精度（补充）
反映测量结果与真值接近程度的量 (1)准确度 ：反映系统误差对测量结果的影响 (2)精密度：反映随机误差对测量结果的影响 (3)精确度 ：反映系统、随机误差对测量结果的影响
，用不确定度表示。 对于具体的测量，精密度高的而准确度不一定高
，准确度高的精密度不一定高，但精确度高，则精密 度和准确度都高。
①绝对误差 ②相对误差 ③引用误差 ④基本误差 ⑤附加误差
2.测量误差的性质
①随机误差 ②系统误差 ③粗大误差
有关测量技术中的部分名词（补 充）
（1）真值：被测量本身所具有的真正值。 （2）实际值：高精度仪器所测被测量的值。 （3）标称值：测量器具上所标出来的值。 （4）示值：由测量器具的读数装置所指示出
100
%
1.0%
例 2-3
(3) 结论：用1.0级小量程的温度计测量所产生的示值 相对误差比选用0.5级的较大量程的温度计测量所产生的 示值相对误差小，因此选用1.0级小量程的温度计更合适
2.2测量数据的估计和处理
2.2.1随机误差分析 2.2.2系统误差分析 2.2.3粗大误差剔除 2.2.4测量数据处理中的几个问题
L
式中: δ——相对误差, 一般用百分数给出; Δ——绝对误差;
L——真值。（实际值）
2）示值' (标称)相10对0%误差：x——测量值
x
误差的表示方法（3）
3）引用（满度）误差
引用误差可用下式定义:
xm
测量上限－测量下限
引用误差是仪表中通用的一种误差表示方法。
γ为引用误差； Δ为绝对误差；xm为满度值。
【例1】
某采购员分别在A 、B 、C 三家商店购买 100kg牛肉干、10kg牛肉干、1kg牛肉干，发现 均缺少约0.5kg，但该采购员对C家卖牛肉干的 商店意见最大，是何原因？

传感器与检测技术ppt课件

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控制系统的自动化水平高低。
传感器的选用主要取决于建模参数和被测 量、测量精度和灵敏度要求以及测量系统的 成本等因素。

(4) 传感器的品质参数 灵敏度 分辨率 准确度 精密度




重复性
线性度
灵敏度
灵敏度反映传感器对被测量变化的 响应能力。
O S I
输出变化量
输入变化量
分辨率
如果已知总体精度上限，要计算各部件的 误差，则假定各部件误差对总精度的影响 是均等的。
f N xi xi n
N xi f n xi
[实例]已知角速度与作用力的关系式 试求转速的不确定性。 [解]
F 5 0 0 3 1 6 . 2 3 m r 0 . 20 . 0 2 5
霍尔传感器的应用—— 测量焊接电流
在标准的园环铁芯开一 小缺口，将霍尔元件放在 缺口处，被测电流的导线 穿过铁心时就产生磁场B， 则霍尔传感器有输出。当 测出的小于 规定的焊接电流时，可 控硅的导通角增大，焊接 电流变大，测出的电压大 于规定的焊接电流时，可 控硅的导通角减，焊接电 流变小，控制焊接回路的 电流。
性；
没有机械电位器特有的滑片，彻底解决了滑 片接触不良的问题；体积小，节省空间，易于装 配；寿命长，可靠性高。
数字电位器与机械式电位器的区别
类 特 型 性 机 无 械 源 式 数 有 字 源 式 电阻变 调节 位置 自动 化规律 方法 记忆 复位 连续 变化 阶梯 变化 手动 有 没有 使用 体 寿命 积 短 大
为减小零点残余电压的影响，一般要用电路进行补偿, 电路补偿的方法较多,可采用以下方法。
• 串联电阻：消除两次级绕组基波分量幅值上的差异；
• 并联电阻电容：消除基波分量相差，减小谐波分量；

传感器技术 传感器与检测技术 PPT课件

传感器技术 传感器与检测技术 PPT课件
学习本课程之前，要求先修《大学物理》、《电路理论》、《模拟电 子技术》、《数字电子技术》、《电气测量技术》，本课程也是《过 程控制系统及仪表》的先修课程。
本课程的性质及适应对象
本课程为电子信息工程专业选修课程。
本科教学计划安排
章次
内容
1 绪论
2 电阻式传感器原理与应用
3 变阻抗式传感器原理与应用
4 光电式传感器原理与应用
基础知识
定义、分类 发展趋势 选用原则 一般特性
检测电路 现代检测系统
传感器原理 检测技术
参考网站
[1]传感器课程 [2]仪表技术与传感器 [3]传感器世界 [4]中国传感器 [5]传感器技术 [6]21IC中国电子网 [7]传感技术学报网

[8]传感器资讯网

参考文献
1．王化祥,张淑英.传感器原理及应用（第3版）[M].天津:天津 大学出版社, 2007
2．杨万海.多传感器数据融合及其应用[M].西安:西安电子科技 大学出版社,2004
思考题与习题
第7章 流量检测
7.1 流量的基本概念 7.2 差压式流量计 7.3 电磁流量计 7.4 涡轮流量计 7.5 涡街流量计 7.6 超声流量计 7.7 质量流量计
思考题与习题
第8章 成分检测
8.1 概述 8.2 热导式气体分析仪 8.3 磁性氧量分析仪 8.4 氧化锆氧量分析仪 8.5 红外气体分析仪 8.6感器概述 1.3 测量误差与数据处理 1.4 传感器的一般特性 1.5 传感器的标定和校准
思考题与习题
第2章电阻式传感器原理与应用
2.1 应变式传感器 2.2 电阻式传感器
思考题与习题
第3章 变阻抗式传感器原理与应用

传感器与检测技术(第2版)全套课件

传感器与检测技术(第2版)全套课件

传感器与检测技术（第2版）
（3）组合测量。若被测量必须经过求解联立方程组才能得 到最后结果，则这种测量方法称为组合测量。组合测量是一种 特殊的精密测量方法，操作手续复杂，花费时间长，多用于科 学实验等特殊场合。 2．等精度测量与不等精度测量
用相同仪表与测量方法对同一被测量进行多次重复测量， 称为等精度测量。
用不同精度的仪表或不同的测量方法，或在环境条件相差 很大时对同一被测量进行多次重复测量称为非等精度测量。
传感器与检测技术（第2版）
3．偏差式测量、零位式测量和微差式测量
（1）偏差式测量。在测量过程中，用仪表指针的位移（即 偏差）决定被测量值，这种测量方法称为偏差式测量。仪表上 有经过标准量具校准过的标尺或刻度盘。在测量时，利用仪表 指针在标尺上的示值，读取被测量的数值。偏差式测量简单、 迅速，但精度不高，这种测量方法广泛应用于工程测量中。
1.1 测量方法及检测系统的组成
1.1.1 测量的基本概念
在科学实验和工业生产中，为了及时了解实验进展情况、 生产过程情况以及它们的结果，人们需要经常对一些物理量， 如电流、电压、温度、压力、流量、液位等参数进行测量，这 时人们就要选择合适的测量装置，采用一定的检测方法进行测 量。
测量是人们借助于专门的设备，通过一定的方法，对被测 对象收集信息、取得数据概念的过程。为了确定某一物理量的 大小，就要进行比较，因此，有时也把测量定义为“将被测量 与同种性质的标准量进行比较，确定被测量对标准量倍数的过
传感器与检测技术（第2版）
1．直接测量、间接测量与组合测量
（1）直接测量。用事先分度或标定好的测量仪表，直接读 取被测量值的方法称为直接测量。例如，用电磁式电流表测量
电路的某一支路电流、用电压表测是工程技术中大量采用的方法， 其优点是测量过程简单而又迅速，但不易达到很高的测量精度。

传感器与检测技术 PPT课件

• 检测技术随着科学技术的发展而发展。现代工业经历了从手工作坊到机械 化、 自动化的历程，并从自动化向自治化、智能化的目标演化。随着生产设备机 械化、自动化水平的提高，控制对象日益复杂，由于系统中表征设备工作状 态的 状态参数多、参数变化快、子系统不确定性大等特点，从而对检测技术 的要求不 断提高，促进了检测技术水平的不断提高。
• 在测量装置和某些分类机械中，检测是装置和设 备的核心。例如自动分拣机要实现将工件按重量 分别放在不同位置的功能，就必须具有重量检测 单元（见下图）。
2.设备运行状态检测与故障诊断
• 为了保证机电设备安全可靠地运行，经常要求对 主要参数进行监测，如对电源电压、电机功耗或 负载电流、润滑油温度的监测等，其目的是防止 过载造成损 坏。这是一种保护性检测。但是随着 预防性维修的发展，对一些大型关键设备 要求进 行以故障诊断为目的的状态检测，例如，利用检 测振动信号，可监视动力 机械轴承或齿轮的故障， 并通过频率分析确定故障的部位，区分出轴承内 环、外 环或滚珠的故障。数控加工机床可利用切 削力信号、振动信号或声发射信号监 测刀具的工 作状态，当刀具破损或发生严重磨损时，及时发 出报警。
第七章智能传感器（4学时） • 概述 • 智能传感器的系统构成 • 智能传感器的集成技术 • 智能传感器实现的方法 • 智能仪器实例 第八章 传感器信号处理（2学时） • 测量放大器 • 信号的调制与解调 • 滤波器 • 传感器信号的非线性校正
第九章自动检测系统 （4学时） • 自动检测系统的组成 • 模拟量数据采集系统 • 数据采集系统输入接口器件 • 主要特性指标及测定方法 • 虚拟仪器
3.制造质量检测与控制
• 在机械制造过程中，为了保证加工零件的质量而 进行的检测，例如材质检 测、缺陷检测、尺寸及 表面质量检测。基于质量控制的检测又分为在线 检测与离 线检测。离线检测是在加工或装配完成 后对零件或产品进行检测，确定加工零 件是否合 格，剔除不合格零件，或者通过绘制控制图发现 加工过程的异常趋势。 在线检测是在加工或装配 过程中进行检测，例如，外圆磨削自动检测仪可 在磨削 过程中利用气动量仪或电感测头自动检测 工件尺寸，输出检测信息，以对机床进 行补充调 节或供显示报警。

传感器与检测技术PPT

作 用：现代工程装备中， 检测环节的成本约占 50~70%
12
一、检测技术的作用和地位
检测技术在汽车中的应用日新月异
汽车传感器：汽车电子控制系统的信息源，关键部件，核心技术内容 普通轿车：约安装几十到近百只传感器， 豪华轿车：传感器数量可多达二百余只。
发动机：向发动机的电子控制单元（ECU）提供发动机的工作状况信息， 对发动机工作状况进行精确控制 温度、压力、位置、转速、流量、气体浓度和爆震传感器等
1、直接测量与间接测量 （3）研制海洋探测用传感器
五、现代检测技术发展趋势
通常把这个误差称为单次测量的极限误差δlimx,即
• 直接测量：直接将被测量与标准量进行比较 5—油杯 6—被标传感器
从加热炉出来的钢坯最后到卷取机之前的整个轧制线上，如加热炉出口、粗轧机的入口和出口、精轧机的入口和出口以及在卷取机之
8
一、检测的地位和作用
工业生产倍增器
检测技术是带动国民经济增长的一个 关键领域 在美国：检测技术占4%，拉动经济增长66%
9
一、检测的地位和作用
检测技术在工业生产领域的应用
在线检测：零件尺寸、产品缺陷、装配定位….
10
11
一、检测技术的作用和地位
检测技术在工业生产领域的应用
离线检测：零件参数、 尺寸与形位公差、 品质参数
神州飞船：
185台（套）仪器装置 检测参数---加速度、温度、压力、 振动、流量、应变、 声学、
21
一、检测技术的作用和地位
直接测量 （绝对测量、相对测量）
利用测量仪表的指针相对于刻度的偏差位移直接表示测量的数值
“物化法官” 制成力敏、热敏、光敏、磁敏气敏等敏感元件。
标定仪器设备精度等级的确定

传感器与检测技术课件第二章


超声波液位传感器
利用超声波的反射来测量液体的 高度，适用于多种液体材料，具 有高精度和可靠性。
压力式液位传感器
通过测量液体对传感器施加的压 力来确定液位高度，用于液体容 器和管道的液位监测。
传感器的精度评定方法
线性性测试
通过在不同输入条件下测量传 感器的输复性测试
通过在相同输入条件下多次测 量传感器的输出，并计算其输 出值的差异性。
响应时间测试
测量传感器从感应到输出的时 间间隔，用于评估传感器的快 速性能。
传感器的温度漂移测试
1 热水浴测试
将传感器浸泡在不同温度的热水中，测量传 感器输出的变化以评估其温度漂移。
2 温湿度测试
在控制温度和湿度条件下，测量传感器输出 的变化以评估其温度和湿度影响。
化学传感器
专门用于检测化学物质的浓度、组成和反应等 信息。
非接触传感器
通过无需直接接触物体即可检测物理量的变化， 如光电传感器和红外传感器。
其他传感器
包括温度传感器，速度传感器，位置传感器等。
常用传感器的介绍
温度传感器
测量环境或物体的温度，常用 于控制系统、气候监测等。
压力传感器
测量气体或液体的压力，广泛 应用于工业自动化和汽车行业。
光电传感器
使用光电效应检测环境中的物 体或距离，常用于自动化和机 器人技术。
气体传感器的类型和特点
1 一氧化碳传感器
2 二氧化碳传感器
检测一氧化碳气体浓度以预防一氧化碳中毒。
测量室内空气中的二氧化碳浓度，用于空气 质量监测和能源管理。
3 甲烷传感器
检测甲烷气体浓度，广泛应用于燃气检测和 防爆系统。
速度传感器的类型和特点
1 霍尔传感器

传感器与检测技术课件全文


1.1.3传感器的分类
1．按输入量（被测量）分类 2．按工作原理（机理）分类 3、按能量的关系分类 4．按输出信号的形式分类
1.2 传感器的特性
静态特性和动态特性
输入量X和输输出Y的关系通常可用多项式表示
静态特性可以用一组性能指标来描述，如线性度、灵敏度、精确度（精 度）、重复性、迟滞、漂移、阈值和分辨率、稳定性、量程等。
(4) 分贝误差 在电子学和声学等计量中，常用对数形式来表示相对误差， 称为分贝误差，它实质上是相对误差的另一种表示方式。
2、按性质分类
(1)系统误差(systematic error) 定义：在重复性条件下，对同一被测量进行无限多次测量所得 结果的平均值与被测量的真值之差。 特征：在相同条件下，多次测量同一量值时，此此的绝对值和 符号保持不变，或者在条件改变时，按某一确定规律变化。 分类（变化规律不同）：恒定系统误差包括恒正系统误差和恒 负系统误差，可变系统误差包括线性系统误差、周期性系统误 差和复杂规律系统误差等。
1、线性度 也称为非线性误差，是指在全量程范围内实际
特性曲线与拟合直线之间的最大偏差值与满量程输出值 之
比。反映了实际特性曲线与拟合直线的不吻合度或偏离程
度。
L
Lmax YFS
100 %
2.迟滞。传感器在输入量由小到大（正行程）及输入量由大到小（反行程） 变化期间其输入输出特性曲线不重合的现象称为迟滞。即，对于同一大小的 输入信号，传感器的正反行程输出信号大小不相等，这个差值称为迟滞差值。 传感器在全量程范围内最大的迟滞差值或最大的迟滞差值的一半与满量程输 出值之比称为迟滞误差，又称为回差或变差（最大滞环率）。
在仪表准确度等级及其测量标称范围或量程选择方面应注意 如下原则： ①不应单纯追求测量仪表准确度越高越好，而应根据被测量 的大小，兼顾仪表的级别和标称范围或量程上限全理进行选 择。 ②选择被测量的值应大于均匀刻度测量仪表量程上限的三分 之 二 ， 即 x>(2xm/3) ， 此 时 测 量 的 最 大 相 对 误 差 不 超 过 rx=±[xm/(2xm/3)]×s%=±1.5s%，即测量误差不会超过测量 仪表等级的1.5倍。
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通过网页 搜索得到 的某公司 “称重传 感器”的 界面
应变式数显扭矩扳手
数显扳手可用于汽车、摩托车、飞机、内 燃机、机械制造和家用电器等领域，准确控制 紧固螺栓的装配扭矩。量程2~500N·m，耗电 量≤10mA，有公制/英制单位转换、峰值保持、 自动断电等功能。
应变式数显扭 矩扳手（续）
压阻式固态压力传感器
R R
Kx
2-1
K—电阻应变片的灵敏度
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
微应变(με)
对于不同的金属材料，K 略微不同，一般为2左
右。而对半导体材料而言，由于其感受到应变时，
电阻率 会产生很大的变化，所以灵敏度比金属材料
大几十倍。
在材料力学中，x =l/l称为电阻丝的轴向应变， 也称纵向应变。 x通常很小。例如，当 x为0.000001
金属丝式应变片蠕变较大，金属丝易脱 胶，逐渐被箔式所取代。但金属丝式应变片价 格便宜，多用于大批量、一次性试验。
箔式应变片中的箔栅是金属箔通过光刻 、腐蚀等工艺制成的。箔式应变片与片基的接 触面积大得多，散热条件较好，在长时间测量 时的蠕变较小，一致性较好，目前广泛用于各 种应变式传感器中。
金属丝式应变片的 结构
半导体应变片
半导体应变片的主要优点是灵敏度高； 缺点是：灵敏度的一致性差、温漂大、电阻 与应变间非线性严重。
在使用时，需采用半桥、全桥温度补偿 及非线性补偿措施。
箔式应变片的外形
应变片主要性能指标举例
上表中，哪几个型号是半导体应变片？ 依据是什么？
应变片的粘贴示意：
1. 检查通断
2 .在选定贴应变片的位置划出十字线
3.测量 ：从 分开的端子处， 预先用万用表测 量应变片的电阻， 发现端子折断和 坏的应变片。
4.焊接： 将引线和端 子用烙铁焊接起 来，注意不要把 端子扯断。
5.固定： 焊接后用胶 布将引线和 被测对象固 定在一起， 防止损坏引 线和应变片。
三、测量转换电路——不平衡电桥
金属应变片的电阻变化范围很小，如果直 接用欧姆表测量其电阻值的变化将十分困难， 且误差很大。
11.在应变片周围涂上硅胶（防潮需要）
12.硅胶固化后应变片粘贴工作完毕,在连 接应变仪前再次检查应变片的阻值和绝缘情 况
应变片在测量现 场的粘贴：
1. 去污：采用 手持砂轮工具除去 构件表面的油污、 漆、锈斑等，并用 细纱布交叉打磨出 细纹以增加粘贴 力 ，用浸有酒精 或丙酮的纱布片或 脱脂棉球擦洗。
应变式力传感器
F
F
F
F
S型力传感器
各种悬臂梁
各种悬臂梁
F
F
固定点
固定点
电缆
应变片在悬臂梁上的粘贴及受力变形
应变式荷重传感器的外形及
应变片的粘贴位置
F
R4
R
R1
2
应变式荷重传感器外形及受力位置（续）
FF
应变式荷重传感器外形及受力位置（续）
F
F
荷重传感器原理演示
贴在荷 重传感器表 面的应变片 在向下力的 作用下产生 变形。轴向 变短，径向 变长。
利用扩散工艺制作的 四个半导体应变电阻处于 同一硅片上，工艺一致性 好，灵敏度相等，漂移抵 消，迟滞、蠕变非常小， 动态响应快。
压阻式固态压力传感器的隔离、承压膜片
Uo Ui
100103 8103 2103 6
66.67103
N
6.8 t
荷重传感器用于构件 的称重
荷重传感器
（共 3个，120度分布，以达到 均衡目的，另两个未拍出）
垫块
底座
电缆
电子秤
远距离 显示
磅秤
超市打印秤
电子天平
电子天平的精度 可达十万分之一
人体秤
怎样改造，才能适合 盲人使用？
吊钩秤
如何将信号传 送到计算机中？
便携式
电子秤中的各类弹性元件
材料应变的测量
斜拉桥上的斜拉绳 应变测试
材料应变的测量（续）
预应力管桩的质量检验： 工作人员正在贴应变片 应变片粘贴在管桩上， 引出线应良好固定
通过网页 搜索得到 的某公司 “称重传 感器”的 界面
通过网页 搜索得到 的某公司 “称重传 感器”的 界面
第一节 电阻应变传感器
导体或半导体材料在外界力的作用 下，会产生机械变形，其电阻值也将随 着发生变化，这种现象称为应变效应。
电阻应变传感器主要由电阻应变片 及测量转换电路等组成。
一、应变原理演示
金属丝受拉时，l变长、r变小，导致R变大 。
R
l A
l
r2
二、应变片的工作原理
设有一长度为、截面积为A、半径为r、电阻率为
应变片的粘贴：
1. 去污：采用 手持砂轮工具除去 构件表面的油污、 漆、锈斑等，并用 细纱布交叉打磨出 细纹以增加粘贴 力 ，用浸有酒精 或丙酮的纱布片或 脱脂棉球擦洗。
2.贴片：在应变 片的表面和处理过的 粘贴表面上，各涂一 层均匀的粘贴胶 ， 用镊子将应变片放上 去，并调好位置，然 后盖上塑料薄膜，用 手指揉和滚压，排出 下面的气泡 。
荷重传感器应用估算
Uo
F Fm
U om
KFUi Fm
F
例 现用某荷重传感器称重。当桥路电压Ui为6V时，
测得桥路的输出电压Uo为8mV，求被测荷重为多少吨。
解 从该荷重传感器铭牌上得到F m=100103N， KF= 2mV/V， 可计算得到Uom=12mV。根据上述公式 计算得被测荷重：
F
Fm KF
R2 感受到的应变1、 2以及产生的电阻增
量正负号相间，可以
使输出电压Uo成倍 地增大。
计算公式
Uo
Ui 4
( R1 R1
R2 R2
)
Ui 4
K (1
2)
四臂全桥
全桥的四个桥臂都为
应变片，如果设法使试件
受力后，应变片R1 ~ R4产 生的电阻增量（或感受到
的应变1~4）正负号相间，
就可以使输出电压Uo成倍 地增大。
把对某物理量的电阻敏感材料加工成传感器， 作为电桥中的某一臂电阻，或某几个臂电阻， 通过电桥的失衡程度（桥路电流或电压）来判 断该物理量的大小。
如果直接测应变片电阻的改变，可能很困难。 因为测量一个在很大的基值上附加的一个很小 的信号是很困难的。利用电桥可以把这个信号 的基值去掉，变成了一个在零值附近的信号， 并且可以通放大电路来增大灵敏度。
的金属单丝，它的电阻值R可表示为
R
l A
l
r2
当沿金属丝的长度方向作用均匀拉力（或压力）时
，上式中、r、l都将发生变化，从而导致电阻值R发生
变化。
当金属丝受拉时，l将变长、r变小，均导致R变大；
某些半导体受拉时，将变大，导致R变大。
电阻丝及应变片的电阻相对变化量R R与材料力学
中的轴向应变x的关系在很大范围内是线性的，即
3 .再用细砂纸精磨(45度交叉纹)
4.用棉纱或脱脂棉花沾丙酮清洁结构表面,擦洗 2~3遍后，表面不可再用手接触
5.用透明胶带将应变片与构件临时固定,移动胶 带位置使应变片达到正确定位
6. 在应变片的反面涂上一滴胶水，多少视应变 片面积而定 ，胶水量不宜过多
7.将塑料薄膜盖在应变片上，用母指按压挤出 多余胶水,按压时间一般1分钟，室温低时适当延 长
什么是电桥
不平衡电桥由四个电阻R1、R2、R3、R4组成 一个四边形的回路，每一边称作电桥的“桥臂”。 有4个结点。在a、c结点之间接入电源Ui，而另一 对结点(b、d)之间的电压差作为输出电压端Uo 。 b、d的对地电压相等时称作 “电桥平衡”；反之， 称作“电桥不平衡”。 电桥平衡的条件是： 上下桥臂的左右位置 电阻比例相等。
《自动检测技术及应用》
第二章 电阻传感器
第一节 电阻应变传感器 第二节 测温热电阻传感器
第三节 气敏电阻传感器 统一书号：ISBN 978-7-111-19926-X
作者：梁森，欧阳三泰，王侃夫 附带光盘
第二章 电阻传感器
本章学习电阻式传感器的原理 及应用，包括：电阻应变片、测温 热电阻、气敏电阻等。
2-2
R AE
如果应变片的灵敏度K 和试件的横截面
积A以及弹性模量Ｅ均为已知，则只要设法 测出R /R的数值，即可获知试件受力Ｆ的
大小，可用于电子秤的称重和测量拉力等。
应变片的应用
将应变片粘贴在斜拉绳表面 ，可测量斜拉绳所受的拉力
应变片可用于 电子秤
二、应变片的种类与结构
应变片可分为金属应变片及半导体应变 片两大类。
到零位，这一过程称为
调零。
图中的R5的作用是什
么？又称为 电阻？
单臂电桥
单臂半桥的 灵敏度最低。
计算公式
Uo
Ui 4
R1 R1
Ui 4
K1
电桥的放大电路
Uo
Ui 4
R1 R1
Ui 4
K1
123
例1： R1=120Ω，ΔR=0.1Ω,桥路激励电压等于 12V，希望放大器的输出电压为10mV，求电桥的
8.为了使胶水快速固化，可用电吹风加热处理 （注意距离）,用万用表测量应变片绝缘电阻值， 应大于20MΩ
9.将应变片引线焊接在接线片上，焊点要光滑 牢固。引线不能绷紧，需形成弧线与接线片相连
10.将连接应变仪的导线焊接在接线片上（注意 焊接质量）,把导线用绝缘胶带固定在构件上，再 一次检查应变片质量
输出电压，以及放大倍数A。
解：桥路输出电压Uo为：
Uo
Ui 4
R1 R1
12 4
0.1 120
0.0025
2.5 mV
A=Uo2 /Uo1
=10/2.5=4倍
例2： 放大器电路如下图，设R11=10kΩ，A=4倍,