电阻传感器(应变片修改)ppt课件

1、 力、转矩和压力传感器力、转矩和压力传感器导体或半导体资料在外界力的作用下，导体或半导体资料在外界力的作用下，会产活力械变形，其电阻值也将随着发生会产活力械变形，其电阻值也将随着发生变化，这种景象称为应变效应。变化，这种景象称为应变效应。 电阻应变传感器主要由电阻应变片及电阻应变传感器主要由电阻应变片及丈量转换电路等组成。丈量转换电路等组成。一、电阻应变式测力传感器 我们先来做一个实验。当我们用力我们先来做一个实验。当我们用力拉电阻丝时，电阻丝的长度略有添加，拉电阻丝时，电阻丝的长度略有添加，直径略有减小，从而导致电阻值直径略有减小，从而导致电阻值R变大。变大。在我们这个实验中，电阻丝的阻值从

2、初在我们这个实验中，电阻丝的阻值从初始形状的始形状的10.00增大到增大到10.05，如图，如图2-4所示。所示。导体或半导体资料在外界力的作用下，会产活力械导体或半导体资料在外界力的作用下，会产活力械变形，其电阻值也将随着发生变化，这种景象称为应变形，其电阻值也将随着发生变化，这种景象称为应变效应。变效应。在工业中，将试材受力后所产生的长度相对变化量在工业中，将试材受力后所产生的长度相对变化量xl/l，称为纵向应变。，称为纵向应变。一、应变原理演示一、应变原理演示 2llRAr金属丝受拉时，金属丝受拉时，l变长、变长、r变小，导致变小，导致R变大变大 。 2-1xRKR二、应变片的任务原理二

3、、应变片的任务原理 设有一长度为、截面积为设有一长度为、截面积为A、半径为、半径为r、电阻率为、电阻率为的金属的金属单丝，它的电阻值单丝，它的电阻值R可表示为可表示为 2llRArK电阻应变片的灵敏度电阻应变片的灵敏度 当沿金属丝的长度方向作用均匀拉力或压力时当沿金属丝的长度方向作用均匀拉力或压力时，上式中，上式中r、l都将发生变化，从而导致电阻值都将发生变化，从而导致电阻值R发生变发生变化。化。 当金属丝受拉时，当金属丝受拉时，l将变长、将变长、r变小，均导致变小，均导致R变大；变大； 某些半导体受拉时，某些半导体受拉时，将变大，导致将变大，导致R变大。变大。 电阻丝及应变片的电阻相对变化量

4、电阻丝及应变片的电阻相对变化量 R R与资料力与资料力学中的轴向应变学中的轴向应变x的关系在很大范围内是线性的，即的关系在很大范围内是线性的，即 微应变微应变() () 对于不同的金属资料，对于不同的金属资料，K K 略微不同，普通为略微不同，普通为2 2左左右。而对半导体资料而言，由于其感遭到应变时，右。而对半导体资料而言，由于其感遭到应变时，电阻率电阻率 会产生很大的变化，所以灵敏度比金属资会产生很大的变化，所以灵敏度比金属资料大几十倍。料大几十倍。 在资料力学中，在资料力学中，x = l/l称为电阻丝的轴向应称为电阻丝的轴向应变，也称纵向应变。变，也称纵向应变。 x通常很小。例如，当通常

5、很小。例如，当 x为为0.000001 10-6 时，在工程中常表示为时，在工程中常表示为1m/m或或1微应变微应变(1)。 对金属资料而言，当它受力之后所产生的轴向应对金属资料而言，当它受力之后所产生的轴向应变最好不要大于变最好不要大于110-3，即，即1000m/m，否那么有，否那么有能够超越资料的极限强度而导致非线性或断裂。能够超越资料的极限强度而导致非线性或断裂。 应变片用于丈量力应变片用于丈量力F的计算公式的计算公式 由资料力学可知，由资料力学可知，x=F /(AE)，所以，所以 R /R又可表示为又可表示为 2-2RFKRAE 假设应变片的灵敏度假设应变片的灵敏度K 和试件的横截面

6、和试件的横截面积积A以及弹性模量均为知，那么只需设法以及弹性模量均为知，那么只需设法测出测出 R /R的数值，即可获知试件受力的的数值，即可获知试件受力的大小，可用于电子秤的称重和丈量拉力等。大小，可用于电子秤的称重和丈量拉力等。应变片的运用应变片的运用将应变片粘贴在斜拉绳外表，将应变片粘贴在斜拉绳外表，可丈量斜拉绳所受的拉力可丈量斜拉绳所受的拉力应变片可用于应变片可用于电子秤电子秤三、应变片的种类与构造三、应变片的种类与构造 应变片可分为金属应变片及半导体应变应变片可分为金属应变片及半导体应变片两大类。片两大类。 金属丝式应变片，金属丝易脱胶，逐渐金属丝式应变片，金属丝易脱胶，逐渐被箔式所取

7、代。但金属丝式应变片价钱廉价，被箔式所取代。但金属丝式应变片价钱廉价，多用于大批量、一次性实验。多用于大批量、一次性实验。 箔式应变片中的箔栅是金属箔经过光刻、箔式应变片中的箔栅是金属箔经过光刻、腐蚀等工艺制成的。箔式应变片与片基的接腐蚀等工艺制成的。箔式应变片与片基的接触面积大得多，散热条件较好，在长时间丈触面积大得多，散热条件较好，在长时间丈量时的蠕变较小，一致性较好，目前广泛用量时的蠕变较小，一致性较好，目前广泛用于各种应变式传感器中。于各种应变式传感器中。金属丝式应变片的金属丝式应变片的构造构造半导体应变片半导体应变片 半导体应变片的主要优点是灵敏度高；半导体应变片的主要优点是灵敏度高

8、；缺陷是：灵敏度的一致性差、温漂大、电阻缺陷是：灵敏度的一致性差、温漂大、电阻与应变间非线性严重。与应变间非线性严重。 在运用时，需采用半桥、全桥温度补偿在运用时，需采用半桥、全桥温度补偿及非线性补偿措施。及非线性补偿措施。 箔式应变片的外形箔式应变片的外形应变片主要性能目的举例应变片主要性能目的举例 上表中，哪几个型号是半导体应变片？上表中，哪几个型号是半导体应变片？根据是什么？根据是什么？ 应变片的粘贴：应变片的粘贴： 1. 去污：采去污：采用手持砂轮工具用手持砂轮工具除去构件外表的除去构件外表的油污、漆、锈斑油污、漆、锈斑等，并用细纱布等，并用细纱布交叉打磨出细纹交叉打磨出细纹以添加粘贴

9、力以添加粘贴力 ，用浸有酒精或丙用浸有酒精或丙酮的纱布片或脱酮的纱布片或脱脂棉球擦洗。脂棉球擦洗。 2.贴片：在应变贴片：在应变片的外表和处置过的片的外表和处置过的粘贴外表上，各涂一粘贴外表上，各涂一层均匀的粘贴胶层均匀的粘贴胶 ，用，用镊子将应变片放上去，镊子将应变片放上去，并调好位置，然后盖并调好位置，然后盖上塑料薄膜，用手指上塑料薄膜，用手指揉和滚压，排出下面揉和滚压，排出下面的气泡的气泡 。 3.丈量丈量 ：从：从分开的端子处，分开的端子处，预先用万用表丈预先用万用表丈量应变片的电阻，量应变片的电阻，发现端子折断和发现端子折断和坏的应变片。坏的应变片。 4.焊接：焊接： 将引线和端将引

10、线和端子用烙铁焊接起子用烙铁焊接起来，留意不要把来，留意不要把端子扯断。端子扯断。 5.固定：固定： 焊接后用胶焊接后用胶布将引线和布将引线和被测对象固被测对象固定在一同，定在一同，防止损坏引防止损坏引线和应变片。线和应变片。 四、应变效应的运用四、应变效应的运用 电阻应变片的运用可分为两大类：电阻应变片的运用可分为两大类：第一类：是将应变片粘贴于某些弹性体上，并将第一类：是将应变片粘贴于某些弹性体上，并将其接到丈量转换电路，这样就构成丈量各种物其接到丈量转换电路，这样就构成丈量各种物理量的公用应变式传感器。应变式传感器中，理量的公用应变式传感器。应变式传感器中，敏感元件普通为各种弹性体。转换

11、元件就是应敏感元件普通为各种弹性体。转换元件就是应变片，丈量转换电路普通为桥路；变片，丈量转换电路普通为桥路；第二类：是将应变片贴于被测试件上，然后将其第二类：是将应变片贴于被测试件上，然后将其接到应变仪上就可直接从应变仪上读取被测试接到应变仪上就可直接从应变仪上读取被测试件的应变量。件的应变量。 应变式力传感器应变式力传感器 S型力传感器型力传感器 FFFF各种悬臂梁各种悬臂梁 各种悬臂梁各种悬臂梁 FF固定点固定点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式荷重传感器的外形及应变片的粘贴位置应变片的粘贴位置FR1R2 R4应

12、变式荷重传感器外形及受力位置续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应变式荷重传感器外形及受力位置续FF荷重传感器原理演示荷重传感器原理演示 贴在荷贴在荷重传感器外重传感器外表的应变片表的应变片在向下力的在向下力的作用下产生作用下产生变形。轴向变形。轴向变短，径向变短，径向变长。变长。汽车衡汽车衡丈量装货量或丈量装货量或判别超载判别超载电子秤电子秤 磅秤磅秤超市打印秤超市打印秤远间隔远间隔显示显示人体秤人体秤 吊钩秤吊钩秤 便携式便携式电子秤中的各类弹性元件电子秤中的各类弹性元件 资料应变的丈量资料应变的丈量斜拉桥上的斜拉绳斜拉桥上的斜拉绳应变测试应变测试 五、丈

13、量转换电路五、丈量转换电路不平衡电桥不平衡电桥 金属应变片的电阻变化范围很小，假设直金属应变片的电阻变化范围很小，假设直接用欧姆表丈量其电阻值的变化将非常困难，接用欧姆表丈量其电阻值的变化将非常困难，且误差很大。且误差很大。 例：金属箔式应变片的标称阻值例：金属箔式应变片的标称阻值R0R0为为100100 ，灵敏度，灵敏度K=2K=2，粘贴在横截面积为，粘贴在横截面积为9.8mm29.8mm2的钢质圆柱体上，钢的弹性模量的钢质圆柱体上，钢的弹性模量E=2E=21011N/m21011N/m2，所受拉力所受拉力F=0.2tF=0.2t，受拉后应变片的阻值，受拉后应变片的阻值R R 的变的变化量仅

14、为化量仅为0.20.2 。 所以必需运用不平衡电桥来丈量这所以必需运用不平衡电桥来丈量这一微小的变化量，将一微小的变化量，将 R /RR /R转换为输出电压转换为输出电压UoUo。 什么是电桥什么是电桥 不平衡电桥由四个电阻不平衡电桥由四个电阻R1、R2、R3、R4组成组成一个四边形的回路，每一边称作电桥的一个四边形的回路，每一边称作电桥的“桥臂。桥臂。有有4个结点。在个结点。在a、c结点之间接入电源结点之间接入电源Ui，而另，而另一对结点一对结点(b、d)之间的电压差作为输出电压端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的对地电压相等时称作“电桥平衡；反之，电桥平衡；反之

15、，称作称作“电桥不平衡。电桥不平衡。 电桥平衡的条件是：电桥平衡的条件是：上下桥臂的左右位置上下桥臂的左右位置电阻比例相等。电阻比例相等。丈量转换电路丈量转换电路不平衡电桥不平衡电桥 3i124o1234() 2-34RURRRURRRR由电工学可知：由电工学可知：假设桥路假设桥路4个桥个桥臂相邻电阻的电臂相邻电阻的电阻值变化趋势相阻值变化趋势相反，桥路的输出反，桥路的输出电压反而相互叠电压反而相互叠加。加。电桥平衡的条件电桥平衡的条件 ：R1/R2=R4/R3 调理调理RP ，最终可，最终可以使以使R1/R2=R4/R3 R1、R2是是R1、R2并并联联RP后的等效电阻，电后的等效电阻，电桥

16、趋于平衡，桥趋于平衡，Uo被预调到被预调到零位，这一过程称为调零。零位，这一过程称为调零。单臂电桥单臂电桥单臂半桥的单臂半桥的灵敏度最低。灵敏度最低。计算公式计算公式 441i11ioKURRUU双臂电桥双臂电桥 R1、 R2为应变为应变片，片， R3、R4为固定为固定电阻电阻 。应变片。应变片R1 、R2 感遭到的应变感遭到的应变1、2以及产生的电阻以及产生的电阻增量正负号相间，可增量正负号相间，可以使输出电压以使输出电压Uo成成倍地增大。倍地增大。四臂全桥四臂全桥 全桥的四个桥臂都为全桥的四个桥臂都为应变片，假设设法使试件应变片，假设设法使试件受力后，应变片受力后，应变片R1 R4产产生的

17、电阻增量或感遭到生的电阻增量或感遭到的应变的应变14正负号相正负号相间，就可以使输出电压间，就可以使输出电压Uo成倍地增大。成倍地增大。 上述三种任务方式中，哪一种灵敏度最高上述三种任务方式中，哪一种灵敏度最高? 哪一种灵敏度最低哪一种灵敏度最低? 全桥的温度补偿原理全桥的温度补偿原理 当环境温度升高当环境温度升高时，桥臂上的应变片时，桥臂上的应变片温度同时升高，温度温度同时升高，温度引起的电阻值漂移数引起的电阻值漂移数值一致，可以相互抵值一致，可以相互抵消，所以全桥的温漂消，所以全桥的温漂最小。最小。 采用全桥或采用全桥或双臂半桥能实现双臂半桥能实现温度自补偿。温度自补偿。应变式数显扭矩扳手

18、应变式数显扭矩扳手 数显扳手可用于汽车、摩托车、飞机、内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。量程紧固螺栓的装配扭矩。量程2500Nm，耗电，耗电量量10mA，有公制，有公制/英制单位转换、峰值坚持、英制单位转换、峰值坚持、自动断电等功能。自动断电等功能。应变式数显扭应变式数显扭矩扳手续矩扳手续压阻式固态压力传感器压阻式固态压力传感器 利用分散工艺制造利用分散工艺制造的四个半导体应变电阻的四个半导体应变电阻处于同一硅片上，工艺处于同一硅片上，工艺一致性好，灵敏度相等，一致性好，灵敏度相等，漂移抵消

19、，迟滞、蠕变漂移抵消，迟滞、蠕变非常小，动态呼应快。非常小，动态呼应快。 压阻式固态压力传感器的隔离、承压膜片压阻式固态压力传感器的隔离、承压膜片 隔离、承压隔离、承压膜片可以将腐蚀膜片可以将腐蚀性的气体、液体性的气体、液体与硅膜片与硅膜片 隔分开隔分开来。来。 压阻式固态压阻式固态 压力传感器压力传感器 内部构造内部构造信号处置信号处置电路电路p小型压阻式固态压力传感器小型压阻式固态压力传感器高压进气口高压进气口低压进气口低压进气口小型压阻式固态差压传感器续小型压阻式固态差压传感器续可用于呼吸、透析和注射泵等设备可用于呼吸、透析和注射泵等设备p1进气管进气管p2进气管进气管电缆引出电缆引出小

20、型压阻式固态压力传感器续小型压阻式固态压力传感器续表压压力传感器表压压力传感器p1进气管进气管汽车子午线轮胎胎压的丈量汽车子午线轮胎胎压的丈量子午线轮胎子午线轮胎汽车胎压传感器汽车胎压传感器的安装的安装投入式液位计投入式液位计 压阻式固态压力传感器的压阻式固态压力传感器的p1进气孔用柔性进气孔用柔性不锈钢隔离膜片隔离，并用硅油传导压力。硅不锈钢隔离膜片隔离，并用硅油传导压力。硅杯不与液体相通，耐腐蚀。杯不与液体相通，耐腐蚀。 投入式液位计外形续投入式液位计外形续 压阻式压阻式固态压力固态压力传感器传感器 与水位与水位成正比成正比的光柱的光柱 橡胶橡胶 背压管背压管 进水孔进水孔投入式液位传感器

21、投入式液位传感器 投入式液位投入式液位传感器必需运用传感器必需运用安装支架，顺应安装支架，顺应于深度为于深度为 几米几米 至至 几十米，且混几十米，且混有有 大大 量量 污物、污物、杂质的水或其他杂质的水或其他液体的液位丈量。液体的液位丈量。投入式液位计液位的计算：投入式液位计液位的计算： 安装高度安装高度h0处水的表压处水的表压 p1=gh1 所以： h=h0+h1=h0+p1 /g 例：液位计安装高度为例：液位计安装高度为1m，测得压力为，测得压力为98kPa，求水的深度，求水的深度h。与计算机接口的多路电阻应变丈量模块与计算机接口的多路电阻应变丈量模块 第三节第三节 测温热电阻传感器测温

22、热电阻传感器 一、金属热电阻一、金属热电阻 温度升高，金属内部原子晶格的振动温度升高，金属内部原子晶格的振动加剧，从而使金属内部的自在电子经过金加剧，从而使金属内部的自在电子经过金属导体时的妨碍增大，宏观上表现出电阻属导体时的妨碍增大，宏观上表现出电阻率变大，电阻值添加，我们称其为正温度率变大，电阻值添加，我们称其为正温度系数，即电阻值与温度的变化趋势一样。系数，即电阻值与温度的变化趋势一样。 测温热电阻可分为金属和半导体两大类。测温热电阻可分为金属和半导体两大类。金属丝电阻随温度增高而变大的演示金属丝电阻随温度增高而变大的演示 我们先来做一个实验。当我们用力拉电阻丝时，电阻丝的长度我们先来做

23、一个实验。当我们用力拉电阻丝时，电阻丝的长度略有添加，直径略有减小，从而导致电阻值略有添加，直径略有减小，从而导致电阻值R变大。在我们这变大。在我们这个实验中，电阻丝的阻值从初始形状的个实验中，电阻丝的阻值从初始形状的10.00增大到增大到10.05，如图如图2-4所示。所示。超导景象超导景象 19111911年，荷兰物理学家昂内斯年，荷兰物理学家昂内斯Kamerlingh Kamerlingh OnnesOnnes在用液氦将汞的温度降到在用液氦将汞的温度降到4.2K4.2K时，时，发现汞的电阻降发现汞的电阻降为零。昂内斯将这为零。昂内斯将这种景象称为物质的种景象称为物质的超导性。后来昂内超导

24、性。后来昂内斯和其他科学家陆斯和其他科学家陆续发现了其他一些续发现了其他一些金属也是超导体。金属也是超导体。昂内斯由于这项艰昂内斯由于这项艰苦发现而获得苦发现而获得1913年的诺贝尔物理学年的诺贝尔物理学奖。奖。易提纯、复现性好的金属资料才可用于制造热电阻易提纯、复现性好的金属资料才可用于制造热电阻 请挑选适宜于制造热电阻的金属资料请挑选适宜于制造热电阻的金属资料金属热电阻资料的主要技术性能金属热电阻资料的主要技术性能 薄膜式及装配式铂热电阻薄膜式及装配式铂热电阻 小型铂热电阻小型铂热电阻 防爆型铂热电阻防爆型铂热电阻 坚实的外壳起坚实的外壳起“隔爆作隔爆作用用汽车用水温传感器及水温表汽车用水

25、温传感器及水温表 铜热电阻铜热电阻学习查学习查“铂热电阻分度表铂热电阻分度表请判别铂热电阻能否线性请判别铂热电阻能否线性铂电阻温度显示、变送器铂电阻温度显示、变送器上下限设定键上下限设定键上限上限下限下限上上限上上限下下限下下限丈量值丈量值可设定温度的温度控制箱可设定温度的温度控制箱 旋转式机械旋转式机械 设设定开关定开关 拨码式拨码式 设定开关设定开关哪一种更适宜车间运用？哪一种更适宜车间运用？二、热敏电阻二、热敏电阻 热敏电阻有负温度系数热敏电阻有负温度系数NTC和正温度和正温度系数系数PTC之分。之分。 NTC又可分为两大类：又可分为两大类： 第一类的电阻值与温度之间呈严厉的负指第一类的

26、电阻值与温度之间呈严厉的负指数关系，因此可用于丈量温度：数关系，因此可用于丈量温度： 第二类为突变型第二类为突变型CTR。当温度上升。当温度上升到某临界点时，其电阻值忽然下降到某临界点时，其电阻值忽然下降 ，可用于，可用于控制温度控制温度 。011()0BTTTRR e热敏电阻的外形、构造及符号热敏电阻的外形、构造及符号 a a圆片型热敏电阻圆片型热敏电阻 b b柱型热敏电阻柱型热敏电阻 c c珠型珠型热敏电阻热敏电阻 d d铠装型铠装型 e e厚膜型厚膜型 f f图形符号图形符号11热敏电阻热敏电阻 2 2玻璃外壳玻璃外壳 3 3引出线引出线 44紫铜外壳紫铜外壳 5 5传热安装孔传热安装孔

27、 PTC热敏电阻热敏电阻 PTC热敏电阻属于临界温度型热敏电阻属于临界温度型CTR。当温度上升到某临界点时，其电阻值忽然下降，当温度上升到某临界点时，其电阻值忽然下降，可用于各种电子电路中抑制浪涌电流。大功率可用于各种电子电路中抑制浪涌电流。大功率PTC还可用作暖风机中的加热元件。还可用作暖风机中的加热元件。 恒温加热恒温加热PTC热敏电阻热敏电阻 以下图所示的恒温加热以下图所示的恒温加热PTC热敏电阻的温度热敏电阻的温度将恒定在多少度范围？为什么？将恒定在多少度范围？为什么？加热电流约为多加热电流约为多少少A？将暖风机的将暖风机的“风量风量加大后，加大后，PTC的温度为什么不的温度为什么不会

28、下降？加热功会下降？加热功率如何变化？率如何变化？以下图所示的四根曲线分别为哪一种热敏电阻？以下图所示的四根曲线分别为哪一种热敏电阻？热敏电阻的特性曲线如以下图热敏电阻的特性曲线如以下图2，计算公式如下，计算公式如下， R01M， T025，B=4000,求求100 时的时的电阻值电阻值 解：解：T=273+100=373KT=273+100=373K开氏开氏结论：结论：100 时的阻值只时的阻值只需需25 时的时的1/15 。01111()4000()298 373T010.067M67kBTTRR ee 热敏电阻外形热敏电阻外形 MF12 MF12型型 NTCNTC热敏电阻热敏电阻聚脂塑料

29、封装聚脂塑料封装热敏电阻热敏电阻其他方式的热敏电阻其他方式的热敏电阻 玻璃封装玻璃封装 NTCNTC热敏电阻热敏电阻MF58 型热敏电阻型热敏电阻其他方式的热敏电阻其他方式的热敏电阻 带安装孔的热敏电阻带安装孔的热敏电阻大功率大功率PTC热敏电阻热敏电阻其他方式的热敏电阻续其他方式的热敏电阻续 贴片式贴片式NTC热热敏电阻敏电阻其他方式的热敏电阻续其他方式的热敏电阻续 MF58型珠形型珠形高精度负温度系数高精度负温度系数热敏电阻热敏电阻MF5A-3型热敏电阻型热敏电阻参考深圳科蓬达电子资料参考深圳科蓬达电子资料非标热敏电阻非标热敏电阻非标热敏电阻续非标热敏电阻续 非标热敏电阻续非标热敏电阻续

30、热敏电阻温度面板表热敏电阻温度面板表 热敏电阻热敏电阻 LCD热敏电阻体温表热敏电阻体温表 热敏电阻体温表的调试、标定方法热敏电阻体温表的调试、标定方法 调试时，调试时，应该先调哪一应该先调哪一只电位器，再只电位器，再调哪一只电位调哪一只电位器？器？ 如如何检验外表刻何检验外表刻度中其他各点度中其他各点能否准确？详能否准确？详细步骤如何进细步骤如何进展？展？ 热敏电阻与电容器组成的热敏电阻与电容器组成的RCRC多谐振荡器多谐振荡器 多谐振荡器又称为矩形波发生器。多谐振荡器又称为矩形波发生器。f1/(2RC)f1/(2RC)Rt去计算机的去计算机的计数器计数器ff热敏电阻用于热敏电阻用于CPUC

31、PU的温度丈量的温度丈量 参考小熊在线公司资料参考小熊在线公司资料热敏电阻用于电热水器的温度控制热敏电阻用于电热水器的温度控制 第四节第四节 气敏电阻传感器气敏电阻传感器 工业、科研、生活、医疗、农业等许多工业、科研、生活、医疗、农业等许多领域都需求丈量环境中某些气体的成分、浓领域都需求丈量环境中某些气体的成分、浓度。例如，煤矿中瓦斯气体浓度超越极限值度。例如，煤矿中瓦斯气体浓度超越极限值时，有能够发生爆炸；家庭发生煤气走漏时，时，有能够发生爆炸；家庭发生煤气走漏时，能够发生悲剧性事件；农业塑料大棚中能够发生悲剧性事件；农业塑料大棚中CO2浓度缺乏时，农作物将减产；锅炉和汽车发浓度缺乏时，农作

32、物将减产；锅炉和汽车发动机汽缸熄灭过程中动机汽缸熄灭过程中O2含量不达标时，效含量不达标时，效率将下降，并呵斥环境污染。率将下降，并呵斥环境污染。在这一节里，卡卡给大家引见气敏电阻在这一节里，卡卡给大家引见气敏电阻传感器的特性及其典型运用传感器的特性及其典型运用气敏电阻可以把某种气体的成分、浓度等参数转气敏电阻可以把某种气体的成分、浓度等参数转换成电阻变化量，再转换为电流、电压信号。换成电阻变化量，再转换为电流、电压信号。 气敏电阻种类繁多，主要有可丈量复原性气敏电阻种类繁多，主要有可丈量复原性气体和丈量氧气浓度的两大类。气体和丈量氧气浓度的两大类。 一、复原性气体传感器一、复原性气体传感器

33、在化学反响中，复原性气体是给出电子还是在化学反响中，复原性气体是给出电子还是得到电子？得到电子？ 复原性气体多数属于可燃性气体，例如石油复原性气体多数属于可燃性气体，例如石油蒸气、酒精蒸气、甲烷、乙烷、煤气、天然气、蒸气、酒精蒸气、甲烷、乙烷、煤气、天然气、氢气等。氢气等。 丈量复原性气体的气敏电阻普通是用丈量复原性气体的气敏电阻普通是用SnO2、ZnO或或Fe2O3等金属氧化物粉料烧结而成的半导等金属氧化物粉料烧结而成的半导体器件。体器件。 MQNMQN型气敏电阻构造及丈量电路型气敏电阻构造及丈量电路 a a气敏烧结体气敏烧结体 b b气敏电阻外形气敏电阻外形 c c根本丈量电路根本丈量电路

34、 1 1引脚引脚 2 2塑塑料底座料底座 3 3烧结烧结体体 4 4不锈钢网不锈钢网罩罩 5 5加热电极加热电极 6 6任务电极任务电极 7 7加热电源加热电源 8 8丈量电源丈量电源 在学习过的化学知识中，所谓复原性气体，就是在在学习过的化学知识中，所谓复原性气体，就是在化学反响中能逸出电子，化学价升高的气体。复原化学反响中能逸出电子，化学价升高的气体。复原性气体多数属于可燃性气体，例如石油蒸气、酒精性气体多数属于可燃性气体，例如石油蒸气、酒精蒸气、甲烷、煤气、天然气、氢气等。蒸气、甲烷、煤气、天然气、氢气等。回回 顾顾 一一 下下表表2-4 2-4 几种国产气敏电阻的主要特性几种国产气敏电

35、阻的主要特性型号参数型号参数UL206UL282UL281MQN10检测对象检测对象烟雾烟雾酒精蒸气酒精蒸气煤气煤气可燃性气体可燃性气体测量回路电测量回路电压压/V151.5151.510+1101加热回路电加热回路电压压/V50.550.5清洗清洗5.5+0.5工作工作0.8+0.150.5加热电流加热电流/mA160180160180清洗清洗190工作工作2535160180环境温度环境温度/- -1050- -1050- -1050- -2050环境湿度环境湿度/%RH0.950.950.950.95n MQN型气敏半导体器件的烧结体中，型气敏半导体器件的烧结体中，有两组铂丝。一组铂丝为

36、丈量电极，另一组有两组铂丝。一组铂丝为丈量电极，另一组上图中的左边铂丝为加热电极兼丈量电极。上图中的左边铂丝为加热电极兼丈量电极。n 气敏电阻任务时必需加热到气敏电阻任务时必需加热到200 300，其目的是加速被测气体的化学吸附和电离的过其目的是加速被测气体的化学吸附和电离的过程并烧去气敏电阻外表的污物起清洁作用。程并烧去气敏电阻外表的污物起清洁作用。 部分气敏电阻外形部分气敏电阻外形 酒精传感器酒精传感器酒精传感器技术目的酒精传感器技术目的 任务电压任务电压 DC3V2A5电池；任务电流电池；任务电流 120mA； 运用环境运用环境 温度：温度： 045； 相对湿度：相对湿度：95%RH ；

37、预热时间；预热时间 10秒秒初次预热初次预热18秒；测试时间秒；测试时间 8秒；丈量范秒；丈量范围围 0.001.00mg/L； 报警浓度报警浓度 0.24mg/L；准确；准确度度 10% F.S 酒精测试仪酒精测试仪呼气管呼气管气敏电阻的选择性气敏电阻的选择性在图在图2-24中，气敏电阻在被测气体浓度较低时有较中，气敏电阻在被测气体浓度较低时有较大的电阻变化，而当被测气体浓度较大时，其电阻大的电阻变化，而当被测气体浓度较大时，其电阻率的变化逐渐趋缓，有较大的非线性。率的变化逐渐趋缓，有较大的非线性。这种特性较适用于气体的微量检漏、浓度检测或超这种特性较适用于气体的微量检漏、浓度检测或超限报警

38、，被广泛用于煤炭、石油、化工、家居等各限报警，被广泛用于煤炭、石油、化工、家居等各种领域。种领域。观观 察察 和和 分分 析析 气敏半导体的灵敏度特性曲线气敏半导体的灵敏度特性曲线 察看右图这察看右图这些曲线，有何特些曲线，有何特点？可以得出哪点？可以得出哪些启示？些启示？ 请阐明非线性请阐明非线性特性对浓度超限特性对浓度超限报警能否有利，报警能否有利，为什么？为什么？家庭用煤气报警器家庭用煤气报警器家庭用液化气家庭用液化气报警器报警器一氧化碳传感器一氧化碳传感器其他气体传感器其他气体传感器NH3传感器传感器煤矿瓦斯报警器煤矿瓦斯报警器各种酒精各种酒精传感器传感器 12.12.酒后驾车测试仪酒后驾车测试仪 酒后驾车易出事故，但断定驾驶员能否喝酒过量酒后驾车易出事故，但断定驾驶员能否喝酒过量带有较大的客观要素。请他利用学过的知识，设计一带有较大的客观要素。请他利用学过的知识，设计一台便携式、交通警运用的酒后驾车测试仪台便携式、交通警运用的酒后驾车测试仪 酒后驾车测试仪的试制酒后驾车测试仪的试制 酒后驾车测试仪散件酒后驾车测试仪散件呼气管呼气管汽车尾气分析汽车尾气分析有毒气体传感器的运用有毒气体传感器的运用第五节第五节 湿敏电阻传感器湿敏电阻传感器 许多储物