概述,电阻式传感器-传感器测量原理

1、电阻式传感器电阻式传感器 电阻式传感器电阻式传感器是把被测量转换为电阻变化的一是把被测量转换为电阻变化的一种传感器种传感器, , 按工作的原理可分为按工作的原理可分为: :变阻器式、电阻应变式、变阻器式、电阻应变式、热敏式、光敏式、电敏式热敏式、光敏式、电敏式.1 1 变阻器式传感器变阻器式传感器传感器测量原理传感器测量原理 等效电路分析等效电路分析: :xL3.2 电阻式传感器电阻式传感器L-L-变阻器总长变阻器总长; ;x-x-电刷移动量电刷移动量. .R-R-总电阻总电阻; ; R RL L电刷电阻电刷电阻; ;R=K*ll=R/KEE1Lx=RRL=EE1x=L*E1 / E3.2 电

2、阻式传感器电阻式传感器x=L*E1 / E= K*E10 LEE1x3.2 电阻式传感器电阻式传感器EE1V VRmRxR-Rx1EE1= =xLRmR+ +Lx()-3.2 电阻式传感器电阻式传感器负载效应负载效应1EE1= =xLRmR+ +Lx()-0LE(2) (2) 变阻器式传感器的性能参数变阻器式传感器的性能参数: : 1) 1)线性线性( (或曲线的一致性或曲线的一致性); 4); 4)移动或旋转角度范围移动或旋转角度范围; ; 2) 2) 分辨率分辨率; 5); 5)电阻温度系数电阻温度系数; ; 3) 3)整个电阻值的偏差整个电阻值的偏差; 6); 6)寿命寿命; ;(3)(

3、3)变阻器式传感器的分类变阻器式传感器的分类3.2 电阻式传感器电阻式传感器按测量类型：按测量类型：单圈电位器单圈电位器多圈电位器多圈电位器直线滑动式电位器直线滑动式电位器3.2 电阻式传感器电阻式传感器按制作方式：按制作方式：线绕电位器线绕电位器导电塑料电位器导电塑料电位器普通塑料基底普通塑料基底导电导电材料粉材料粉变阻器式传感器产品变阻器式传感器产品3.2 电阻式传感器电阻式传感器案例：案例：重量的自动检测重量的自动检测-配料设备配料设备 比较比较重量设定原材料原材料3.2 电阻式传感器电阻式传感器原理：弹簧原理：弹簧-力力-位移位移 -电位器电位器-电阻电阻案例：案例：煤气包储量检测煤气

4、包储量检测煤气包煤气包钢丝钢丝3.2 电阻式传感器电阻式传感器原理：钢丝原理：钢丝-收线圈数收线圈数 -电位器电位器 -电阻电阻案例：案例：玩具机器人（广州中鸣数码玩具机器人（广州中鸣数码 ）3.2 电阻式传感器电阻式传感器原理：电机原理：电机-转角转角 -电位器电位器 -电阻电阻2 2 电阻应变式传感器电阻应变式传感器-应变片应变片 电阻应变片工作原理是基于金属导体的应变效电阻应变片工作原理是基于金属导体的应变效应，即金属导体在外力作用下发生机械变形时，其应，即金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着所受机械变形电阻值随着所受机械变形( (伸长或缩短伸长或缩短) )的变化而发的变化而

5、发生变化象。生变化象。 3.2 电阻式传感器电阻式传感器1) 1) 工作原理工作原理上述任何一个参数变换均会引起电阻变化上述任何一个参数变换均会引起电阻变化, ,求导数求导数3.2 电阻式传感器电阻式传感器金属应变片的电阻金属应变片的电阻R R为为AlR/=dAldAAldlAdR+=2代入代入AlR/=dRAdARldlRdR+=3.2 电阻式传感器电阻式传感器dAdAldlRdR+=有：有：金属丝：金属丝：2rA=drdrldlRdR+=2金属丝体积不变：金属丝体积不变：=ldlrdr3.2 电阻式传感器电阻式传感器有：有：dRdR+=2对金属材料，导电率不变：对金属材料，导电率不变：)2

6、1(+=RdR金属丝应变片：金属丝应变片：应变计3.2 电阻式传感器电阻式传感器金属应变计金属应变计3.2 电阻式传感器电阻式传感器半导体应变计半导体应变计drdrldlRdR+=2简化为：简化为：dRdR=E= 优点：灵敏度大优点：灵敏度大; ;体积小体积小; ; 缺点：温度稳定性和可重复性不如金属应变片。缺点：温度稳定性和可重复性不如金属应变片。3) 3) 应变片的主要参数应变片的主要参数 4 4）其它表示应变计性能的参数（工作温度、滞后、）其它表示应变计性能的参数（工作温度、滞后、 蠕变、零漂以及疲劳寿命、横向灵敏度等）。蠕变、零漂以及疲劳寿命、横向灵敏度等）。 3.2 电阻式传感器电阻

7、式传感器1 1）几何参数：表距）几何参数：表距L L和丝栅宽度和丝栅宽度b b，制造厂常用，制造厂常用 b bL L表示。表示。2 2）电阻值：应变计的原始电阻值。）电阻值：应变计的原始电阻值。 3 3）灵敏系数：表示应变计变换性能的重要参数。）灵敏系数：表示应变计变换性能的重要参数。 3.2 电阻式传感器电阻式传感器3) 3) 应变片测量电路应变片测量电路VER1R2R3R4ERRRRRRRRV)(32413142+=3.2 电阻式传感器电阻式传感器ERRRRRRRRV)(32413142+=令：令：RR =1dRRR+=4RRR=32ERRdRRRRRdRRRV)()(+=RdRE=4)2

8、1(+=RdR金属丝应变片：金属丝应变片：V V与应变成线形关系，可以用电桥测量电压测量应变与应变成线形关系，可以用电桥测量电压测量应变3.2 电阻式传感器电阻式传感器电阻应变片的选择、粘贴技术电阻应变片的选择、粘贴技术 1.1.目测电阻应变片有无折痕目测电阻应变片有无折痕. .断丝等断丝等 缺陷，有缺陷的应变片不能粘贴。缺陷，有缺陷的应变片不能粘贴。2.2.用数字万用表测量应变片电阻值大用数字万用表测量应变片电阻值大 小。同一电桥中各应变片之间阻值小。同一电桥中各应变片之间阻值 相差不得大于相差不得大于0.50.5欧姆欧姆. .3.3.试件表面处理：贴片处置用细纱纸打磨干净，用试件表面处理：

9、贴片处置用细纱纸打磨干净，用 酒精棉球反复擦洗贴处，直到棉球无黑迹为止。酒精棉球反复擦洗贴处，直到棉球无黑迹为止。4.4.应变片粘贴应变片粘贴: :在应变片基底上挤一小滴在应变片基底上挤一小滴502502胶水，胶水， 轻轻涂抹均匀，立即放在应变贴片位置。轻轻涂抹均匀，立即放在应变贴片位置。3.2 电阻式传感器电阻式传感器5.5.焊线焊线: :用电烙铁将应变片的引线焊接到导引线上。用电烙铁将应变片的引线焊接到导引线上。6.6.用兆欧表检查应变片与试件之间的绝缘组织，应用兆欧表检查应变片与试件之间的绝缘组织，应 大于大于500M500M欧。欧。7.7.应变片保护：用应变片保护：用704704硅橡胶覆于应变片上，防止硅橡胶覆于应变片上，防止 受潮。受潮。3.2 电阻式传感器电阻式传感器电阻应变式传感器的应用：测力电阻应变式传感器的应用：测力3.2 电阻式传感器电阻式传感器标准产品标准产品案例：案例：桥梁固有频率测量桥梁固有频率测量3.2 电阻式传感器电阻式传感器案例：案例：电子称电子称原理将物品重量通过悬臂梁转化结构变形再通过应变片转化为电量输出。3.2 电阻式传感器电阻式传感器案例：冲床生产记数案例：冲床生产记数 和生产过程监测和生产过程监测3.2 电阻式传感器电阻式传感器案例：机器人握力测量案例