第3章传感器技术1电阻式

第3节电阻式传感器定义：是将被测量转换为电阻变化的一种传感器。由于输出信号一般为电压信号，也称电阻式电压信号传感器。分类：1）变阻式（电位计式）；

2）电阻应变式。一、电位计式传感器1．结构1）电阻体：电阻丝(碳膜)、骨架；2）电刷：触头。

CY1-17(L、G)电位计式压力传感器

GY10电位计式压力传感器1、压力测量范围：0~10kgf/cm2;2、精度：±2.5％3、工作电压：DC（27±0.5）V;4、环境温度：-55~75℃5、工作电流不应大于100mA;6、传感器重量（不含配件）不大于550g;7、输出总电阻R1+R2=255Ω

1）2）3）变阻器式传感器1）直线位移型2）角位移型3）非线性型输出信号与输入的关系不同，可采用不同的骨架来线性化：当f(x)=kx

→直线式骨架；当f(x)=kx2

→三角式骨架；当f(x)=kx3

→抛物线式骨架。

3）输出电路：电阻分压电路+伺服记录仪（电子电位差计）。2、工作原理

由电阻的欧姆定律可知，Ｒ=ρL/S，当、面积S一定时，Ｒ∝L。

因此，当被测参数引起触头移动时，产生△L，使电阻变化（△Ｒ），由电阻分压电路测得△Ｒ（U/I），就能得到被测参数。3．特点1）优点：结构简单，性能稳定，方便，输出功率大，可直接接显示仪表。2）缺点：分辨率低<20μm；噪声大，易磨损，寿命短。4．应用1）测量线、角位移；2）一切能通过相应敏感元件转换的位移的非电量，如力、加速度等。例如、电位计式压力传感器；1-连杆2-电触点3-弹簧管二、电阻应变式传感器分类：1）金属电阻应变式；

2）半导体电阻应变式。1．金属电阻应变片（应用最广）1）结构由敏感元件（电阻体）+上、下基片+引线贴在一起构成。电阻应变式称重传感器电阻应变式传感器2）工作原理P(压力)→

dl（拉长）、ds（缩小）、dρ（晶格变形）→

dR(电阻变化)。由电阻的欧姆定律：Ｒ=ρL/S（3-1）再由下列关系式：①；②（3-2）

ν-泊松比；λ—压阻系数；E—弹性模量；将（3-2）式代入（3-2）式得：

（3-3）其中，是尺寸效应引起，为压阻效应。式中，为应变片灵敏度。对金属电阻式应变片，因

，得：

（3-4）

dR/R∝ε，呈线性关系；所以测得ε就能确定引起ε的被测参数；当ε=10-3~10-6时，

R=5ⅹ10-1~10-4Ω。灵敏应：电阻丝材料不同，S不同：Ag>Cr>Ni>Cu。2．半导体应变片1）结构与金属电阻应变式结构相同；只是沿一定晶轴方向的半导体的小条切片代替金属电阻丝。2）工作原理由（3-3）式可知：由于，得：

（3-5）半导体式应变片的dR/R是由压阻效应（电阻率变化）引起。压阻效应：是指单晶半导体在沿某一轴向受到外力作用时，造成晶格畸变导致电阻率（载流能力）发生变化的现象。灵敏应：Smax≥100。3．两种应变片的“特点”比较1）两种体积小，动态响应快，测量精度高，使用方便；2）工作原理不同：金属式基于尺寸效应；半导体式基于压阻效应。3）性能稳定，精度高。4）灵敏度：S半导体

>>S金属，但非线性（离散度大），测量范围窄，适合微量测量；S金属小，但测量范围大。5）缺点：金属式：横向效应大（机械滞后大）。半导体式：环境影响大，S离散，非线性。6）对环境适应能力强：装配工序为：选粘合剂、清理、粘合、固化、防潮。三、输出电路：桥式电桥电路四、应用1．应力、应变测量（