第二章电阻传感器

第二章电阻传感器章节导入：

电阻传感器种类繁多，应用领域广泛。基本原理将被测量变成电阻的变化量，通过此变化量的测量从而达到测量被测量的目的。本章要点：1、了解电位器式传感器的原理、测量转换电路及应用2、了解电阻应变片的原理、掌握桥式测量转换电路及应用3、了解测温热电阻原理、二线、三线、四线测量转换电路的特点重点掌握三线制仪表的特点及应用4、了解气敏电阻及湿敏电阻原理、测量转换电路及应用。3/11/20241第一节电位器式传感器一、工作原理:电位器式压力传感器原理框图弹簧管P压力角位移α电位器电阻值ΔR分压比电路Uo输出电压二、特点及应用：电位器式传感器摩擦力大，现改用耐磨、稳定性好的导电塑料做传感器。有输出电压大的优点。用于张力测量、直线行程、角度控制、伺服电机的位置反馈元件3/11/20242三、电位器式传感器的应用举例

—弹性敏感元件（弹簧管）

敏感元件在传感器中直接感受被测量，并转换成与被测量有确定关系、更易于转换的非电量。在下图中，弹簧管将压力转换为角位移α

3/11/20243

当被测压力p增大时，弹簧管撑直，通过齿条带动齿轮转动，从而带动电位器的电刷产生角位移。P3/11/20244电位器式传感器的应用举例

—360度圆盘形电位器传感器(测量角位移)

右图所示的360度圆盘形电位器的中间焊片为滑动片，右边焊片接地，左边焊片接电源。

接地电源滑动片3/11/20245

四、测量转换电路：

1、测量转换电路的作用：

将传感元件输出的电参量转换成易于处理的电压、电流或频率量。

2、电位器式传感器的测量转换电路：左图为电位器传感器的测量转换电路，当电位器的两端加上电源后，电位器就组成分压比电路，它的输出量是与压力成一定关系的电压Uo。

Uo=Ui﹒X/LLXUiUo+-3/11/20246

测量转换电路：

1、直线式：Uo=Ui﹒X/L

2、圆盘式：3/11/20247第二节电阻应变式传感器

应变效应：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。分析:

设有一长度为、截面积为A、半径为r、电阻率为

的金属单丝，它的电阻值R可表示为

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。例如金属丝受拉时，l将变长、r变小，均导致R变大

一、电阻应变片的工作原理3/11/202483/11/20249

半导体的压阻效应:

是对半导体的某一轴向施加一定的荷载产生应力时，它的电阻率发生变化。又如，某些半导体受拉时，

将变大，导致R变大。

做实验也可说明：

用数字万用表：金属丝受拉时，l变长、r变小，导致R变大3/11/202410实验证明：

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

K—电阻应变片的灵敏度由材料力学可知，

x=F/（AE），所以

R/R又可表示为

结论：

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，例如可用于电子秤的称重或测量加速度。3/11/202411二、应变片的种类与结构

2、金属丝式应变片的特点

使用最早，有纸基、胶基之分。由于金属丝式应变片蠕变较大，金属丝易脱胶，有逐渐被箔式所取代的趋势。但其价格便宜，多用于应变、应力的大批量、一次性试验

1、应变片的种类：金属应变片半导体应变片金属丝式金属箔式薄膜式3/11/202412

3、箔式应变片中的特点制作工艺：

箔栅是金属箔通过光刻、腐蚀等工艺制成的。箔的材料多为电阻率高、热稳定性好的铜镍合金。优点：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，适合于大批量生产。还可以对金属箔式应变片进行适当的热处理，使其线胀系数、电阻温度系数以及被粘贴的试件的线胀系数三者相互抵消，从而将温度影响减小到最小的程度，目前广泛用于各种应变式传感器中。3/11/2024134、半导体应变片的特点是用半导体材料作敏感栅而制成的。当它受力时，电阻率随应力的变化而变化。它的主要优点是灵敏度高（灵敏度比丝式、箔式大几十倍）,主要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，需采用温度补偿及非线性补偿措施。3/11/202414半导体应变片外形金属丝式应变片的内部结构金属箔式应变片的外形金属薄膜丝应变片有其自身优缺点目前只限于小型称重传感器。3/11/2024155、应变片主要性能指标

1）应变片的电阻值：其中PZ为纸质丝式，PJ为胶质丝式，BX、BA、BB为箔式，PBD为半导体应变片。标称电阻一般有100、120、200、350

、600

、1000

、

应变片主要技术指标参数名称电阻值/

灵敏度电阻温度系数/℃-1极限工作温度/℃最大工作电流/mAPZ-120型PJ-120型BX-200型BA-120型BB-350型PBD-1K型PBD-120型1201202001203501000±10%120±10%1.9～2.11.9～2.11.9～2.21.9～2.21.9～2.2140±5%120±5%20

10-62010-6－①－－<0.4%<0.2%-10～40-10～40-30～60-30～200-30～170<40<40202025252515203/11/202416应变片主要性能指标2）绝缘电阻：引线与试件的绝缘电阻通常为50—100M

3）允许电流：应变片不允许超过的最大电流。否则灵敏度变化、零漂和蠕变增加，甚至烧毁。4）横向效应与灵敏度：金属做成应变片敏感栅后，既有直线效应，又有圆弧的横向效应，造成灵敏度下降。5）机械滞后：对于同一机械应变，在加载和卸载的过程中，卸载时的指示高于加载时的指示应变，造成读数不准确。6）零漂和蠕变：温度恒定，试件不受载荷，电阻随时间变化的特性称为应变片的零漂；如果应变片承受恒定机械应变长时间作用，其指示应变随时间变化的特性称为应变片的蠕变。3/11/2024171—敏感元件2、4—基底3—引线

5、6电极应变片组成应变片结构

6、应变片结构与粘贴3/11/202418康铜是现在电阻应变片应用较多的材料。

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。

4、应变片的粘贴3/11/202419

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。3/11/202420

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。

3/11/2024215）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。3/11/202422三、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，如果直接用欧姆表即偏位式测量其电阻值的变化将十分困难，且误差很大。

例如：有一金属箔式应变片，标称阻值R0为100

，灵敏度K=2，粘贴在横截面积为9.8mm2的钢质圆柱体上，钢的弹性模量E=2

1011N/m2，所受拉力F=0.2t，受拉后应变片的阻值R的变化量仅为0.2

。由上例说明：

直接用欧姆表很难观察其变化。所以必须使用不平衡电桥即微差式电路来测量这一微小的变化量。下面分析该直流桥式测量转换电路是如何将

R/R转换为输出电压Uo的。

3/11/202423

++--UoR1R4UiR2R31、电桥平衡的条件：为了使电桥在测量前的输出电压为零，应该选择四个桥臂电阻，使R1R3=R2R4或R1/R2=R4/R3。此时桥路的输出电压为：3/11/2024243/11/2024252、电桥的三种工作方式单臂半桥工作方式：R1为应变片，R2、R3、R4为固定电阻，

R2～

R4均为零，

此时输出电压为：++--UoR1R4UiR2R33/11/2024263/11/202427双臂电桥

R1、R2为应变片，

R3、R4为固定电阻。应变片R1、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。此时输出电压为：++--UoR1R4UiR2R33/11/2024283/11/202429四臂全桥

++--UoR1R4UiR2R3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。此时输出电压为3/11/202430

结论：

三种工作方式中，全桥四臂工作方式的灵敏度最高，双臂半桥次之，单臂半桥灵敏度最低。采用全桥（或双臂半桥）还能实现温度自补偿。++--UoR1R4UiR2R33、温度补偿：

采用双臂半桥或全桥能实现温度自补偿的功能。当环境温度升高时，桥臂上的应变片温度同时升高，温度引起的电阻值漂移数值一致，代入式电桥平衡式，可以相互抵消，所以这两种桥路具有温度自补偿功能。3/11/2024314、桥路的调零：

方法：

调节RP，最终可以使R1与（½RP＋R5）、R2与（½RP＋R5）的并联结果之比R1

/R2

等于R4/R3，电桥趋于平衡，Uo被预调到零位。

R5减小调节范围的限流电阻。调零的必要性：

实际使用中，R1、R2、R3、R4不可能严格成比例关系，所以即使在未受力时，桥路的输出也不一定能严格为零，因此必须设置调零电路。++--UoR1R4UiR2R3R5Rp3/11/202432四、应变效应的应用

它可以测量应变应力、弯矩、扭矩、加速度、位移等物理量。电阻应变片的应用可分为两大类：

第一类是将应变片粘贴于某些弹性体上，并将其接到测量转换电路，这样就构成测量各种物理量的专用应变式传感器。应变式传感器中，敏感元件一般为各种弹性体，传感元件就是应变片，测量转换电路一般为桥路。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件的应变量。

3/11/202433应变效应应用之一：各种悬臂梁测力

3/11/202434各种悬臂梁—测力FF固定点电缆3/11/202435应变式力传感器

F（a）双孔梁（b）S形

双孔梁受力时R1R2为正应变R3R4为负应变S型梁受力时R1R3为正应变R2R4为负应变3/11/2024362、应变效应应用之二—称重

应用式荷重传感器的外形及应变片的粘贴位置FR1R2

R4受力时R1R3为正应变R2R4为负应变3/11/202437应变式荷重传感器外形及受力位置FF3/11/2024383/11/202439荷重传感器—汽车衡3/11/202440汽车衡称重系统3/11/202441荷重传感器计算

荷重传感器的输出电压Uo的计算：生产厂家一般均给出荷重传感器的灵敏度KF。设荷重传感器的满量程为Fm，桥路电压为Ui，满量程时的输出电压为Uom，则KF被定义为由于Uo往往是mV数量级，而Ui往往是V级（10V左右），所以荷重传感器的灵敏度以mV/V为单位。

3/11/202442荷重传感器计算

可得到在被测荷重为F时的输出电压Uo

当KF为常数时，桥路所加的激励源电压Ui

越高，满量程输出电压Uom也越高。3/11/202443

例：现用图所示的荷重传感器称重。当桥路电压为6V时，测得桥路的输出电压为24mV，求被测荷重为多少吨。解：从图所示的荷重传感器铭牌上得Fm=100

103N，KF=2mV/V因得出Uom=24mV。则被测荷重

3/11/2024443/11/202445电子秤

磅秤超市打印秤远距离显示3/11/202446电子天平电子天平的精度可达十万分之一3/11/202447人体秤

3/11/202448吊钩秤

便携式3/11/2024493、应变效应应用之三—加度传感器3/11/2024504、应变效应应用之四—变式数显扭矩扳手

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，准确控制紧固螺纹的装配扭矩。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。3/11/202451

利用半导体的压阻效应和集成电路工艺制成的传感器，灵敏度相等，漂移抵消，迟滞、蠕变非常小，动态响应快。

没有可动部分。同样受拉为正应变，受压为负应变。

内部隔离、承压膜片可以将腐蚀性的气体、液体与硅膜片隔离开来。

5、应变效应应用之五—压阻式固态压力传感器3/11/202452压阻式固态压力传感器内部结构信号处理电路3/11/202453小型压阻式固态压力传感器高压进气口低压进气口3/11/202454小型压阻式固态压力传感器呼吸、透析和注射泵设备中用的压力传感器p1进气管p2进气管固态压力传感器3/11/202455六、电阻应变仪从应变仪的用途静态应变仪动态应变仪静态应变仪：用来测量不随时间而变化或缓慢变化的静态应变，精度高，分辨率可达1um/mm动态应变仪：用于动态测量，工作频率达0～20KHz，采用动态特性、稳定性、线性度好的放大器来放大桥路输出的动态电压信号。随着集成电路、数字显示电路的不断发展，能做到定时、定点切换，测量数据自动修正、存储、显示和打印。配上适当的接口，将数据传送给计算机。3/11/202456电阻应变仪的工作原理：电阻应变仪是利用电阻应变片作为传感元件来测量应变的专用仪器，广泛用于应变、荷重、压力等机械量的测量。电阻应变片接入测量电桥，电桥有音频振荡器提供的0.4—10KHz激荡信号供电，应变片的电阻变化经电桥后转换成载波电压的变化，其幅值较小需放大，放大后的电压信号经相敏检波器解调，最后经低通滤波器滤去残余高频和高次谐波，获得放大的动态应变信号。3/11/202457电阻应变仪接线端子3/11/202458应变仪技术指标：量程：1±10000με频率范围：0-150kHz平衡方式：手动精度：0.3%零点飘移：/℃±0.1με、-/24小时：±0.5με灵敏度变化：

-/℃：±0.05%

-/24小时：±0.3%信噪比：52dB3/11/202459与计算机接口的多路电阻应变测量模块

3/11/202460本节课小结：

1、了解电位器式传感器的原理、测量转换电路及应用。

2、通过对应变效应、应变片的分类、应变片的性能指标，对应变式电阻传感器有初步的认识。

3、重点掌握应变式电阻传感器的测量转换电路—电桥电路的几种连接方法的计算及调零。

4、通过举例对几种应变式电阻式传感器的功能学习，能够对应变式传感器进行更好地应用

3/11/202461第二节测温热电阻传感器

测量温度的方法有很多：本课程主要学习热电阻以及热电偶测量温度，热电偶传感器将在第九章学习到，本次课学习测温热电阻传感器。热电阻在工业上被广泛用来测量–200～+9600C范围内的温度。热电阻分为金属热电阻和半导体热电阻。前者仍简称热电阻，后者的灵敏度比前者高十倍以上，又称为热敏电阻。3/11/202462一、金属热电阻1、金属热电阻的测量原理

热电阻利用电阻随温度的升高而增大的特性。需要电阻温度系数大、线性好、性能稳定、测量温度范围宽、价格容易。目前工业常用铜热电阻–50～+1500C、铂热电阻–200～+9600C。正温度系数：温度升高，电阻增大。用PTC表示。

负温度系数：温度升高，电阻减小。用NTC表示。测温热电阻利用正温度系数的电阻制成。3/11/202463实验说明：

取一只100W/220V灯泡，用万用表测量其冷态阻值只有几十欧姆，而计算得到的额定热态电阻值却为484

。

3/11/2024642、热电阻的主要技术性能

表2-2热电阻的主要技术性能材料铂（WZP）铜（WZC）使用温度范围/℃-200～+960-50～+150电阻率/（

m

10-6）0.098～0.1060.0170～100℃间电阻温度系数

（平均值）/℃-10.003850.00428化学稳定性在氧化性介质中较稳定，不能在还原性介质中使用尤其在高温情况下超过100℃易氧化特性特性近于线性、性能稳定准确度高线性较好、价格低廉、体积大应用适于较高温度的测量，可作标准测温装置适于测量低温、无水分无腐蚀性介质的温度3/11/202465

热电阻的主要技术性能

ITS-90标准：国内统一设计的工业用铂热电阻在0℃时的阻值R0值有25Ω、100Ω等，分度号分别用Pt25、Pt100等表示。薄膜型铂热电阻有100Ω、1000Ω等数种。3、热电阻的外形

薄膜型及普通型铂热电阻3/11/202466小型铂热电阻

3/11/202467汽车用水温传感器及水温表

铜热电阻3/11/2024684、学习查“热电阻分度表”附录铂热电阻分度表3/11/202469铂电阻温度显示、变送器3/11/202470可设定温度的温度控制箱旋转式机械设定开关

拨码式设定开关3/11/2024715、热电阻的测量转换电路1－连接电缆二线制单臂电桥测量电路3/11/202472热电阻的测量转换电路二线制电桥测量电路的缺点：（1）引线的电阻将使原来已调好平衡的电桥失去了平衡，需重新调零。（2）在测量过程中，气温升高时，引线电缆受环境温度影响，铜质电缆线的电阻与热电阻一样，阻值也会升高，叠加在Rt的变化上，引起测量误差，且无法纠正。3/11/202473四线制电桥测量电路的缺点：由于输出电压是直接从Rt两端引出的，所以激励电流Ii在r1a、r1b上的压降就不被包括到Uo中，因此可以克服引线电阻的影响。四线制测量电路的缺点是：A/D转换器得到的电压中，本底电压Uo0所占比例较大，而反映温度变化的ΔUo相对较小，降低了系统的分辨力。3－恒流源3/11/202474热电阻的测量转换电路三线制单臂电桥测量电路2－屏蔽层RP1－调零电位器RP2－调满度电位器3/11/202475热电阻的测量转换电路三线制电桥测量电路的特点：（1）三芯屏蔽线的作用热电阻Rt用三根导线①、②、③引至测温电桥。其中两根引线的内阻（r1、r4）分别串入测量电桥相邻两臂的R1、R4上，引线的长度变化不影响电桥的平衡，所以可以避免因连接导线电阻受环境影响而引起的测量误差。ri与激励源Ei串联，不影响电桥的平衡，可通过调节RP2来微调电桥的满量程输出电压；采用三芯屏蔽线还可减小环境电、磁场的干扰。3/11/202476热电阻的测量转换电路（2）电桥的调零电路作用为了尽量减小误差，提高灵敏度，我们取R2＝R3＝R4等于R1的初始值（100Ω）。由于元件的误差等原因，安装完成的电桥仍存在微小的不平衡，因此必须在电桥中加入一个调零电位器。RP1的阻值：应大于桥臂电阻的50倍以上（例如10kΩ），以免影响电桥的线性度和灵敏度。3/11/202477热电阻的测量转换电路（3）放大电路减法差动放大电路：只对b、d两点的输入电压之差Uo1＝Ud－Ub才有放大作用，叠加在Ud、Ub上的对地共模电压将自动抵消，基本不会在放大器的输出电压Uo2中反映出来。放大倍数：K＝Rf

/R

11。选择低温漂运算放大器OP-07，它的共模抑制比可达80dB以上。

（4)Cf、C2容量对电路的影响：数值越大，对交流干扰的滤波效果越好，但放大器的响应速度就越慢

3/11/202478二、热敏电阻

1、概述

热敏电阻有负温度系数（NTC）和正温度系数（PTC）之分。NTC又可分为两大类：第一类用于测量温度，它的电阻值与温度之间呈严格的负指数关系；第二类为突变型（CTR）。当温度上升到某临界点时，其电阻值突然下降。3/11/2024792、热敏电阻的外形、结构及符号

a）圆片型热敏电阻b）柱型热敏电阻c）珠型热敏电阻d）铠装型e）厚膜型f）图形符号1—热敏电阻2—玻璃外壳3—引出线4—紫铜外壳5—传热安装孔

3/11/202480热敏电阻外形

MF12型NTC热敏电阻聚脂塑料封装热敏电阻

玻璃封装

NTC热敏电阻3/11/202481热敏电阻外形带安装孔的热敏电阻大功率PTC热敏电阻MF5A-3型热敏电阻3/11/202482热敏电阻外形

贴片式NTC热敏电阻

MF58型（珠形）高精度负温度系数热敏电阻3/11/202483非标热敏电阻3/11/2024843、热敏电阻的应用之一——测温

热敏电阻用来测温的热敏电阻结构简单，价格低廉，阻值较大，连接导线和接触电阻忽略不计，可以再长达几千米的远距离测温使用。3/11/202485热敏电阻体温表

3/11/202486热敏电阻的应用体温表的测量转换电路

a)桥式电路

b)调频式电路

1—线性PTC热敏电阻

2—指针式显示器

3—调零电位器

4—调满度电位器调试时：必须先调零RP1再调满度RP23/11/202487热敏电阻应用之二——温度补偿

在动圈式仪表在动圈回路串入由负温度系数热敏电阻，从而抵消由动圈电阻因温度升高阻值增高而引起的误差。图中Rt2即为此作用。

1—热电偶2—补偿导线3—冷端补偿器4—外接调整电阻5—铜导线6—动圈7—张丝8—磁钢（极靴）9—指针10—刻度面板

3/11/202488热敏电阻应用之三—用于电热水器的温度控制

Rt应选用NTC）型。温度升高时，Rt应的阻值骤降，电路电流增大，继电器KA得电常闭触点断开，从而切断电路，VD为续流二极管防止继电器误动作。3/11/202489第三节气敏电阻

使用气敏电阻传感器（以下简称气敏电阻），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。

气敏电阻品种繁多，主要有可测量还原性气体和测量氧气浓度的两大类。

概述3/11/2024901、测量还原性气体传感器的工作原理。所谓还原性气体就是200～3000C时在化学反应中能给出电子气体。还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、氢气等。测量还原性气体的气敏电阻一般是用SnO2、ZnO或Fe2O3等金属氧化物粉料添加少量铂催化剂、激活剂及其它添加剂，按一定比例烧结而成的半导体器件。当还原性气体释放电子吸附到气敏电阻表面，使气敏电阻电阻率下降，电阻减小。

一、还原性气体传感器

3/11/2024912、MQN型气敏电阻符号、结构、及测量电路气敏电阻元件符号

MQN型气敏半导体器件是由塑料底座、电极引线、不锈钢网罩、气敏烧结体以及包裹在烧结体中的两组铂丝组成。一组铂丝为工作电极，另一组（下图中的左边铂丝）为加热电极兼工作电极。气敏电阻工作时必须加热到200

300℃，其目的是加速被测气体的化学吸附和电离的过程并烧去气敏电阻表面的污物（起清洁作用）。3/11/202492MQN型气敏电阻结构及测量电路1—引脚2—塑料底座3—烧结体4—不锈钢网罩5—加热电极6—工作电极7—加热回路电源8—测量回路电源3/11/2024933、气敏半导体的灵敏度特性曲线较高，被测气体的浓度较低时已有较大的阻值变化，浓度变大时，阻值变化不明显，有较大的非线性。这种特性较适用于气体的微量测量，例如管道气体漏检、煤气观察右图这些曲线，这些曲线的特点是灵敏度报警器、酒精测试仪。3/11/2024944、气敏电阻外形及应用

酒精传感器

可燃性气体传感器3/11/202495酒精测试仪呼气管3/11/202496防酒后驾驶的汽车点火电路（选学）3/11/202497无酒精时，S闭合，气敏电阻高，Ua高Uo低，定时器输出高，J2释放，J1闭合，点火；有酒精时，气敏电阻下降，Ua低Uo高，定时器输出低，J2吸合，J2-1断开，不启动；若司机拔出气敏传感器，J1断电J1-1断开无法启动。J1-2气敏元件加热回路。继电器J1-1、J1-2常开接点，J2-1常闭接点，

J2-2常接VD1（绿灯），VD2（红灯）。防酒后驾驶的汽车点火电路原理3/11/202498

家庭用煤气报警器有两种：一种只是报警。体积约为125*75*100一种是可以报警并自动关闭气阀。3/11/202499一氧化碳传感器甲烷传感器3/11/2024100二、二氧化钛氧浓度传感器1、二氧化钛氧浓度传感器的工作原理：

半导体材料二氧化钛（TiO2），对氧气十分敏感。其电阻值的大小取决于周围环境的氧气浓度。当周围氧气浓度较大时，其电阻率增大，使其电阻值增大。

3/11/20241012、TiO2氧浓度传感器结构及测量转换电路a）结构b）测量转换电路

1－外壳（接地）2－安装螺栓3－搭铁线4－保护管

5—补偿电阻6－陶瓷片7－TiO2氧敏电阻8－进气口9－引脚

3/11/2024102

前图是用于汽车或燃烧炉排放气体中的氧浓度传感器结构图及测量转换电路。二氧化钛气敏电阻与补偿热敏电阻同处于陶瓷绝缘体的末端。当氧气含量减小时，RTiO2的阻值减小，Uo增大。在b中，与TiO2气敏电阻串联的热敏电阻Rt

起温度补偿作用。当环境温度升高时，TiO2气敏电阻的阻值会逐渐减小，只要Rt也以同样的比例减小，根据分压比定律，Uo不受温度影响，减小了测量误差。

3/11/20241033、TiO2氧浓度传感器的应用之一汽车尾气分析可