传感器概述电阻传感器

1、 FlrrlFAlRdAdAldlRdRldlldlrdr式中式中, 为电阻丝材料的泊松比，为电阻丝材料的泊松比， 负号表示应变方向相反。负号表示应变方向相反。 12ddRdRRRKdll 电阻丝电阻丝( (敏感栅敏感栅)敏感敏感/ /转换元件转换元件基底与面胶基底与面胶中间介质和绝缘作用中间介质和绝缘作用覆盖层覆盖层引线引线-连接测量导线之用连接测量导线之用应变片工作宽度应变片工作宽度应变片工作基长应变片工作基长bl正应变正应变Kyxy负应变负应变有金属应变计和半导体应变计两种。有金属应变计和半导体应变计两种。金属应变计按照应变片的形状有金属丝式和金属箔式。金属应变计按照应变片的形状有金属丝

2、式和金属箔式。(a)(b)(c)(a)(b)(c)(d)(e)(f) U0R1+ RR4R3URb + RFFR1RbU0R1RR4R3URb -RR1 +RRb -R热敏电阻补偿热敏电阻补偿 TR UiR1RR4R3U0R2RtR5 分流电阻分流电阻 UURt Ui = U URt 不变RtUR1R2R4R3ACBEDoUoo433211RRRRRREUo电桥输出电压为电桥输出电压为实际测量时，将各桥臂电阻取为相同，即实际测量时，将各桥臂电阻取为相同，即1234RRRRR(1) 单臂电桥单臂电桥一个桥臂一个桥臂R1为应变片，其它桥臂固定不变，则输出电压为为应变片，其它桥臂固定不变，则输出电压

3、为424oRRRRERUEERRRRRRRR （全等情况）（全等情况）思考：如何提高思考：如何提高不平衡电桥灵敏不平衡电桥灵敏度？度？R1R2R4R3ACBEDoUoo433211RRRRRREUo电桥输出电压为电桥输出电压为实际测量时，将各桥臂电阻取为相同，即实际测量时，将各桥臂电阻取为相同，即1234RRRRR(2) 半桥半桥桥臂桥臂R1和和R2为应变片且其阻值变化方向相反，则输出电压为为应变片且其阻值变化方向相反，则输出电压为2oRRRERUERRRRRRR （全等情况）（全等情况）R1R2R4R3ACBEDoUoo433211RRRRRREUo电桥输出电压为电桥输出电压为实际测量时，将

4、各桥臂初始电阻取为相同，实际测量时，将各桥臂初始电阻取为相同，即即1234RRRRR(3) 全桥全桥所有桥臂为应变片且所有桥臂为应变片且 ，则，则输出电压为输出电压为22oRRRRRUEERRR 14,RRRR 23RRRR （全等情况）（全等情况） 无固定装置热电阻无固定装置热电阻 固定螺纹式热电固定螺纹式热电阻阻 活动法兰式热电活动法兰式热电阻阻 铂热电阻的统一型号为铂热电阻的统一型号为WZP，其物理、化学性能非常稳，其物理、化学性能非常稳定，长期复现性最好，测量精度高。铂热电阻主要用作标准定，长期复现性最好，测量精度高。铂热电阻主要用作标准电阻温度计。铂热电阻有电阻温度计。铂热电阻有R

5、R0 0=50=50和和R R0 0=100=100两种两种, , 它们的分它们的分度号分别为度号分别为Pt10Pt10和和Pt100Pt100，其中以，其中以Pt100Pt100为常用，测温范围为为常用，测温范围为- -200200960960，电阻温度系数为，电阻温度系数为3.93.91010-3-3/。但铂在高温下，。但铂在高温下，受还原性介质污染，铂丝变脆并改变铂丝电阻与温度间的关受还原性介质污染，铂丝变脆并改变铂丝电阻与温度间的关系，因此使用时应装在保护套管中。系，因此使用时应装在保护套管中。 铜热电阻的统一型号为铜热电阻的统一型号为WZC，其优点是线性度好、价，其优点是线性度好、价

6、格便宜、纯度高、复制性好，电阻温度系数为格便宜、纯度高、复制性好，电阻温度系数为(4.254.28)10-3/，线性特性仅次于铂和银，但比铂电阻有较高，线性特性仅次于铂和银，但比铂电阻有较高的灵敏度，常用来做的灵敏度，常用来做-50150范围内的工业用电阻温度计；范围内的工业用电阻温度计；其缺点是电阻率较低，容易氧化，为此只能用在较低温度和其缺点是电阻率较低，容易氧化，为此只能用在较低温度和没有水份及腐蚀性的介质中。目前国标规定的铜热电阻有没有水份及腐蚀性的介质中。目前国标规定的铜热电阻有Cu50和和Cu100两种。两种。 IVoRl2RtRl4Rl3Rl1(a) 测量电桥测量电桥(b) 恒流

7、源和电压恒流源和电压计构成测量电路计构成测量电路GtRsR1r1r2r2r2R1R最为精确的最为精确的测量方法测量方法 选用原则：较高温度选用原则：较高温度热电偶热电偶 中低温区中低温区热电阻热电阻 一般以一般以500为分界，但不绝对。为分界，但不绝对。 原因：原因： (1)在中低温区，热电偶输出的热电势很小，对测量仪表放在中低温区，热电偶输出的热电势很小，对测量仪表放大器和抗干扰要求很高。大器和抗干扰要求很高。 (2)由于参比端温度变化不易得到完全补偿，在较低温度区由于参比端温度变化不易得到完全补偿，在较低温度区内引起的相对误差就很突出。内引起的相对误差就很突出。 另外，还应注意工作环境，如

8、环境温度、介质性质另外，还应注意工作环境，如环境温度、介质性质（氧化性、还原性、腐蚀性）等，选择适当的保护套管、（氧化性、还原性、腐蚀性）等，选择适当的保护套管、连接导线等。连接导线等。mAIrRURERrUTRTR5R6R3(R1)En+ + U2R1EnAR1R2R4R3U+ 测量电桥及其等效电路测量电桥及其等效电路按热敏电阻的阻值与温度关系这一重要特性可分为： 电阻值随温度升高而增大的电阻器，简称PTC热敏阻器。 电阻值随温度升高而下降的热敏电阻器简称NTC热敏电阻器。 该类电阻器的电阻值在某特定温度范围内随温度升高而降低34个数量级，即具有很大负温度系数负温度系数。 CTR是一种开关型

9、NTC。1234铂丝4060120 1600100101102103104105106RT/温度T/C热敏电阻的电阻-温度特性曲线1-NTC；2-CTR； 3-4 PTCTT与RTT特性曲线一致。由热敏电阻器由热敏电阻器RT和与温度无关的线性电阻器和与温度无关的线性电阻器Rp并联后与被补偿电阻并联后与被补偿电阻Rs串联组成。串联组成。RRsRPRT 受光照的物体导电率发生变化，或产生光生电动势的受光照的物体导电率发生变化，或产生光生电动势的效应叫内光电效应。内光电效应又可分为以下两大类。效应叫内光电效应。内光电效应又可分为以下两大类。1 1）光电导效应。在光线作用下，电子吸收光子能量从键光电导

10、效应。在光线作用下，电子吸收光子能量从键合状态过渡到自由状态，而引起材料电阻率变化，这合状态过渡到自由状态，而引起材料电阻率变化，这种效应称为光电导效应。基于这种效应的器件有种效应称为光电导效应。基于这种效应的器件有光敏光敏电阻和反向工作的光敏晶体管电阻和反向工作的光敏晶体管等。等。2 2）光生伏特效应。在光线作用下能够使物体产生一定方）光生伏特效应。在光线作用下能够使物体产生一定方向电动势的现象叫光生伏特效应。基于该效应的器件向电动势的现象叫光生伏特效应。基于该效应的器件有光电池和光敏晶体管等。有光电池和光敏晶体管等。(a)光电阻外形图光电阻外形图(b)光电阻原理图光电阻原理图(c) 接线图

11、接线图光敏电阻演示光敏电阻演示 当光敏电阻受当光敏电阻受到光照时，到光照时，光光生电子生电子空穴空穴对增加，阻值对增加，阻值减小，电流增减小，电流增大。大。暗电流（越小越好）暗电流（越小越好）光敏三极管光敏三极管 反射镜反射镜反射型反射型光电开关集光电开关集光发射器和光接受器于一体，光发射器和光接受器于一体，与反射镜相对安装配合使用。与反射镜相对安装配合使用。反射镜使用偏光三角棱镜，能反射镜使用偏光三角棱镜，能将发射器发出的光转变成偏振将发射器发出的光转变成偏振光反射回去，光接收器表面覆光反射回去，光接收器表面覆盖一层偏光透镜，只能接受反盖一层偏光透镜，只能接受反射镜反射回来的偏振光。射镜反射

12、回来的偏振光。反射板反射镜反射镜被测物体被测物体偏振光偏振光发射光发射光光电耦合器光电耦合器漫反射光线反射光线被检测物体发射光线 漫反射型光漫反射型光电开关电开关集光发射集光发射器和光接受器于器和光接受器于一体。当被测物一体。当被测物体经过该光电开体经过该光电开关时，发射器发关时，发射器发出的光线经被测出的光线经被测物体表面反射由物体表面反射由接受器接受，于接受器接受，于是产生开关信号。是产生开关信号。额定距离额定距离光电耦合器光电耦合器 在没有烟雾在没有烟雾时，由于红外对时，由于红外对管相互垂直，烟管相互垂直，烟雾室内又涂有黑雾室内又涂有黑色吸光材料，所色吸光材料，所以红外以红外LED发出发出