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1、 第五章第五章 电阻传感器电阻传感器本章学习本章学习电阻式传感器的原电阻式传感器的原理及应用，包括：电位器式、电理及应用，包括：电位器式、电阻应变片式电阻传感器的基本结阻应变片式电阻传感器的基本结构和原理，测量电路，以及应用构和原理，测量电路，以及应用举例举例。1第一节第一节 电位器式传感器电位器式传感器 电位器是一种常用的机电元件，可以把机械电位器是一种常用的机电元件，可以把机械位移转换成与之成一定函数关系的电阻或电压输位移转换成与之成一定函数关系的电阻或电压输出。出。 电位器式传感器的优点电位器式传感器的优点:(1)结构简单、尺寸小、重量轻、价格低廉且结构简单、尺寸小、重量轻、价格低廉且性
2、能稳定；性能稳定；(2)受环境因素受环境因素(如温度、湿度、电磁场干扰如温度、湿度、电磁场干扰等等)影响小；影响小；(3)可以实现输出可以实现输出输入间任意函数关系。输入间任意函数关系。2电位式传感器可以测量位移、压力、加速度、电位式传感器可以测量位移、压力、加速度、容量、高度等多种物理量。容量、高度等多种物理量。 根据电位器的输出特性，电位器可分为线根据电位器的输出特性，电位器可分为线性电位器和非线性电位器。性电位器和非线性电位器。3一、一、线性电位器线性电位器线性电位器由绕于骨架上的电阻丝线圈和沿线性电位器由绕于骨架上的电阻丝线圈和沿电位器滑动的滑臂，以及安装在滑臂上的电刷组电位器滑动的滑
3、臂，以及安装在滑臂上的电刷组成。成。线性线绕电位器骨架的截面处处相等，由材线性线绕电位器骨架的截面处处相等，由材料和截面均匀的电阻丝等节距绕制而成。料和截面均匀的电阻丝等节距绕制而成。根据骨架形状的不同，线绕电位器可分为：根据骨架形状的不同，线绕电位器可分为：直线位移式和角位移式两种。直线位移式和角位移式两种。41.直线位移式电位传感器直线位移式电位传感器输出：输出：52.角位移式电位传感器角位移式电位传感器输出：输出：6灵敏度的定义灵敏度的定义位移：位移：dx，则导线匝数：则导线匝数：均匀结构电位器均匀结构电位器导线长度：导线长度：对应电阻：对应电阻：dR(x)=灵敏度：灵敏度：3.灵敏度分
4、析灵敏度分析74.4.分辨率：分辨率： 绕线式电位器的分辨率是指电位器所能反映的输绕线式电位器的分辨率是指电位器所能反映的输入量的最小变化量与全量程输入量的比值。入量的最小变化量与全量程输入量的比值。 对理想阶梯特性的线绕电位器，在电刷行程内，对理想阶梯特性的线绕电位器，在电刷行程内，电位器的单匝输出电压与全量程电压之比的百分数，称电位器的单匝输出电压与全量程电压之比的百分数，称为电位器的电压分辨率，其公式为为电位器的电压分辨率，其公式为n-为匝数为匝数85.5.阶梯特性和阶梯误差：阶梯特性和阶梯误差： 从理论上讲，电位器的特性曲线是位移从理论上讲，电位器的特性曲线是位移x x的连续函的连续函
5、数。对线绕电位器而言，电刷的直线位移数。对线绕电位器而言，电刷的直线位移x x的变化是连的变化是连续的，但电阻变化是不连续的，或输出电压续的，但电阻变化是不连续的，或输出电压Uo的变化是的变化是一个阶梯形的曲线一个阶梯形的曲线 这种跳跃式的变化是由于导线长度这种跳跃式的变化是由于导线长度被分割成有限匝数造成的，电刷每移过被分割成有限匝数造成的，电刷每移过一匝线圈，输出电压一匝线圈，输出电压Uo便产生一次阶便产生一次阶跃变化，即电刷每移动一个节距，输出跃变化，即电刷每移动一个节距，输出电阻或输出电压都有一个微小的跳跃电阻或输出电压都有一个微小的跳跃-阶梯误差。阶梯误差。 9二、非线性电位器二、非
6、线性电位器 n非线性电位器的几种形式位移位移x与输出电压与输出电压R、U0之间的非线性关系之间的非线性关系 （1 1）变骨架方式）变骨架方式10位移位移x x 与输出电压与输出电压R R、U U0 0 之间的非线性关系之间的非线性关系 （2 2）变绕线节距方式）变绕线节距方式11三、电位器的负载特性及负载误差三、电位器的负载特性及负载误差 n1.1.负载特性负载特性前面讨论的电位器特性相当于负载开路前面讨论的电位器特性相当于负载开路,电阻为电阻为无穷大时的情况。而一般情况下，电位器接有负载，无穷大时的情况。而一般情况下，电位器接有负载，所以负载特性曲线与理想空载特性有一定差异。负所以负载特性曲
7、线与理想空载特性有一定差异。负载特性偏离理想空载特性的偏差称为电位器的负载载特性偏离理想空载特性的偏差称为电位器的负载误差。误差。12 电阻相对变化系数：r=Rx/RRx-位移电阻；R-电位器总电阻。负载系数：KL=RL/RRL-负载电阻。13 负载特性：输出与电阻的相对变化变化之间的关系。即Y=f(r)有图可知：负载特性与负载系数KL有关， KL 越小，非线性越严重；反之， KL 越大，越接近线性关系。14 2.负载误差负载误差：由负载系数的大小所引起的误差。结论：（1）在负载系数一定的情况下，负载误差随电阻相对变化而变化；（2）在电阻相对变化一定情况下，负载误差随负载系数的不同而变化，负载
8、系数越小，误差越大；反之负载系数越大，误差越小。15四、电位器的结构四、电位器的结构 （）电阻丝：电阻率高，电阻温度系数小，耐磨（）电阻丝：电阻率高，电阻温度系数小，耐磨损，耐腐蚀，强度高和延展性好，便与焊接等。损，耐腐蚀，强度高和延展性好，便与焊接等。 （）电刷：连接电位器与接线端的活动部件。（）电刷：连接电位器与接线端的活动部件。电刷触头、电刷臂及轴承装置等构成电刷触头、电刷臂及轴承装置等构成 。 16五、非线性电位器五、非线性电位器 非线性电位器非线性电位器是指在空载时其输出电压（或电阻）是指在空载时其输出电压（或电阻）与电刷行程之间具有非线性函数关系的一种电位器，与电刷行程之间具有非线
9、性函数关系的一种电位器，也称函数电位器。它可以实现指数函数、对数函数、也称函数电位器。它可以实现指数函数、对数函数、三角函数及其他任意函数。三角函数及其他任意函数。 常用的非线性线绕电位器有变骨架式、变节距式、常用的非线性线绕电位器有变骨架式、变节距式、分路电阻式等几种。分路电阻式等几种。 17变骨架高度式非线性电位器变骨架高度式非线性电位器对称变骨架高度式非线性电位器对称变骨架高度式非线性电位器18六、非线绕式电位器六、非线绕式电位器 合成膜电位器是用具有一定电阻值的悬浮液喷涂合成膜电位器是用具有一定电阻值的悬浮液喷涂在绝缘骨架上而制成的。在绝缘骨架上而制成的。 合成膜电位器合成膜电位器19
10、 金属膜电位器是在绝缘基体上用真空蒸发的方法金属膜电位器是在绝缘基体上用真空蒸发的方法或电镀的方法涂覆或电镀的方法涂覆层金属膜而制成的。层金属膜而制成的。 金属膜电位器金属膜电位器20 导电塑料电位器又称实心电位器，这种电位器的导电塑料电位器又称实心电位器，这种电位器的电阻是由塑料粉及导电材料（碳黑、超细金属粉等）电阻是由塑料粉及导电材料（碳黑、超细金属粉等）的粉料经塑压而成。的粉料经塑压而成。 导电塑料电位器导电塑料电位器21无接触式电位器，以光束代替常规的电刷无接触式电位器，以光束代替常规的电刷 光电电位器光电电位器 1.光导电层；光导电层；2.氧化铝基体；氧化铝基体；3.金属膜电阻带；金
11、属膜电阻带；4.窄光束；窄光束；5.集电极。集电极。22七、电位器式传感器应用七、电位器式传感器应用压力测量压力测量p 压力管变压力管变输出电阻输出电阻位移测量位移测量物体位移物体位移齿条带动电刷齿条带动电刷输出输出电阻电阻23第二节第二节 电阻应变式传感器电阻应变式传感器导体或半导体材料在外界力的作用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。着发生变化，这种现象称为应变效应。 电阻应变式传感器主要由电阻应变电阻应变式传感器主要由电阻应变片及测量转换电路等组成片及测量转换电路等组成。24一、一、应变应变片
12、的工作原理的工作原理 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。25应变效应应变效应v导导导导体体体体产产产产生生生生机机机机械械械械形形形形变变变变时时时时它它它它的的的的电电电电阻阻阻阻值值值值发发发发生生生生变变变变化化化化。这这这这种种种种现现现现象象象象称为应变效应。称为应变效应。称为应变效应。称为应变效应。v金金金金属属属属电电电电阻阻阻阻应应应应变变变变片片片片的的的的基基基基本本本本原原原原理理理理基基基基于于于于电电电电阻阻阻阻应应应应变变变变效效效效应应应应。例例例例：一一一一根根根根长长长长L,L,L,L,截截截截面面面面积积积积为为
13、为为S,S,S,S,电电电电阻阻阻阻率率率率为为为为的金属丝电阻为的金属丝电阻为的金属丝电阻为的金属丝电阻为: : : : 当当当当电电电电阻阻阻阻丝丝丝丝受受受受到到到到轴轴轴轴向向向向拉拉拉拉力力力力F F F F作作作作用用用用时时时时，金金金金属属属属丝丝丝丝几几几几何何何何尺尺尺尺寸寸寸寸变变变变化化化化引引引引起起起起电电电电阻阻阻阻的的的的相相相相对对对对变变变变化化化化, , , ,电电电电阻值阻值阻值阻值RRRR的相对变化为的相对变化为的相对变化为的相对变化为: : : :26二、应变片的工作原理二、应变片的工作原理设有一有一长度度为l、截面、截面积为A、半径半径为r、电阻率
14、阻率为 的金属的金属单丝，它的，它的电阻阻值R可表示可表示为当沿金属当沿金属丝的的长度方向作用均匀拉力（或度方向作用均匀拉力（或压力）力）时，上式中，上式中 、r、l都将都将发生生变化，从而化，从而导致致电阻阻值R发生生变化。例如金属化。例如金属丝受拉受拉时，l将将变长、r变小，均小，均导致致R变大。大。27 实验证明，明，电阻阻丝及及应变片的片的电阻相阻相对变化量化量 R R与材料力学中的与材料力学中的轴向向应变 x的关系在很大范的关系在很大范围内是内是线性的，即性的，即K电阻应变片的灵敏度电阻应变片的灵敏度 x-微应变。微应变。28二、应变片的种类与结构二、应变片的种类与结构 应变片分类：
15、应变片分类： （1 1）金属应变片；）金属应变片； （2 2）半导体应变片。）半导体应变片。 金属应变片又分为：金属应变片又分为：（1 1）金属丝式；）金属丝式；（2 2）箔式。）箔式。 目前箔式应变片应用较多；目前箔式应变片应用较多；金属金属丝式式应变片使片使用最早。金属用最早。金属丝式式应变片蠕片蠕变较大，金属大，金属丝易脱胶，易脱胶，有逐有逐渐被箔式所取代的被箔式所取代的趋势。但其价格便宜，多用。但其价格便宜，多用于于应变、应力的大批量、一次性力的大批量、一次性试验。29 箔式箔式应变片中的箔片中的箔栅是金属箔通是金属箔通过光刻、腐光刻、腐蚀等工等工艺制成的。制成的。 箔的材料多箔的材料
16、多为电阻率高、阻率高、热稳定性好的定性好的铜镍合合金金。箔式应变片的接触面积大，散热条件较好，在箔式应变片的接触面积大，散热条件较好，在长时间测量时的蠕变较小，一致性较好，适合于大长时间测量时的蠕变较小，一致性较好，适合于大批量生产。批量生产。 对金属箔式应变片进行适当的热处理，使对金属箔式应变片进行适当的热处理，使其其线线胀系数、电阻温度系数以及被粘贴的试件的线胀系胀系数、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。度，目前广泛用于各种应变式传感器中。30 箔式应变片优点箔式应
17、变片优点: : （1 1）可制成多种复杂形状、尺寸准确的可制成多种复杂形状、尺寸准确的敏感栅，其栅长最小可做到敏感栅，其栅长最小可做到0.2mm0.2mm，以适应不，以适应不同的测量要求；同的测量要求； （2 2）横向效应小；）横向效应小； （3 3）散热条件好，允许电流大，提高了输）散热条件好，允许电流大，提高了输出灵敏度；出灵敏度； （4 4）蠕变和机械滞后小，疲劳寿命长；）蠕变和机械滞后小，疲劳寿命长； （5 5）生产效率高，便于实现自动化生产。）生产效率高，便于实现自动化生产。金属箔的材料常用康铜和镍铬合金等。金属箔的材料常用康铜和镍铬合金等。31箔式应变片的外形箔式应变片的外形32金
18、属应变传感器的金属应变传感器的结构结构33半导体应变传半导体应变传感器外形感器外形半导体应变传感器外形及结构半导体应变传感器外形及结构半导体应变传感器的结构半导体应变传感器的结构34三、测量转换电路三、测量转换电路 金属应变片的电阻变化范围很小，如果直接用欧姆金属应变片的电阻变化范围很小，如果直接用欧姆表测量其电阻值的变化将十分困难，且误差很大。表测量其电阻值的变化将十分困难，且误差很大。例例如如: :有一金属箔式应变片，标称阻值有一金属箔式应变片，标称阻值R R0 0为为100100 ，灵敏度灵敏度K K=2=2，粘贴在横截面积为粘贴在横截面积为9.8mm9.8mm2 2的钢质圆柱体上，的钢
19、质圆柱体上，钢的弹性模量钢的弹性模量E E=2=2 10101111N/mN/m2 2，所受拉力所受拉力F F=0.2N=0.2N，受拉，受拉后应变片的阻值后应变片的阻值R R 的变化量仅为的变化量仅为2 2 10-5 ，所以必须所以必须使用不平衡电桥来测量这一微小的变化量。使用不平衡电桥来测量这一微小的变化量。常用的常用的电阻应变片的测量电路电阻应变片的测量电路是电桥电路。是电桥电路。351.电桥的种类电桥的种类（1 1）根根据据电电源源的的不不同同可可分分为为直流电桥和交流电桥。直流电桥和交流电桥。（2 2）根据结构可分为：）根据结构可分为：单臂桥单臂桥半桥半桥全桥全桥362.直流单臂桥直
20、流单臂桥直流电桥平衡条件直流电桥平衡条件当当RL时，电桥输出电压为时，电桥输出电压为当电桥平衡时，当电桥平衡时，Uo=0，则有则有R1R4=R2R3或 直流单臂桥直流单臂桥37电压灵敏度电压灵敏度当当受受应应变变时时：若若应应变变片片电电阻阻变变化化为为R R，其其它它桥桥臂臂固固定定不不变变，则则电电桥桥不不平平衡衡，电电桥桥输输出出电电压压U Uo o00，输输出出电电压为压为 38 设设 桥桥 臂臂 比比 n=n=R R2 2/ /R R1 1， 由由 于于 R R1 1R R1 1， 分分 母母 中中R R1 1/ /R R1 1可可忽忽略略， 并并考考虑虑到到平平衡衡条条件件R R2
21、 2/ /R R1 1= =R R4 4/ /R R3 3， 则则上式可写为上式可写为 电压灵敏度电压灵敏度: : 39分析：分析：电电桥桥电电压压灵灵敏敏度度正正比比于于电电桥桥供供电电电电压压，供供电电电电压压越越高高，电电桥桥电电压压灵灵敏敏度度越越高高，但但供供电电电电压压的的提提高高受受到到应应变变片片允允许许功功耗耗的的限限制制，所所以以要要作作适适当当选选择；择；电电桥桥电电压压灵灵敏敏度度是是桥桥臂臂电电阻阻比比值值n的的函函数数，恰恰当当地地选选择择桥桥臂臂比比n的的值值，保保证证电电桥桥具具有有较较高高的的电电压灵敏度。压灵敏度。？当E值确定后，n取何值时才能使KU最高？4
22、0分析：分析：思路：思路：d dK KU U/d/dn n = 0 = 0求求K KU U的最大值的最大值 求求得得n n=1=1时时，K KU U为为最最大大值值。即即在在电电桥桥电电压压确确定定后后，当当R R1 1= =R R2 2= =R R3 3= =R R4 4时，电桥电压灵敏度最高，此时有时，电桥电压灵敏度最高，此时有 结结论论：当当电电源源电电压压E E和和电电阻阻相相对对变变化化量量R R1 1/ /R R1 1一一定定时时， 电电桥桥的的输输出出电电压压及及其其灵灵敏敏度度也也是是定定值值，且且与与各各桥桥臂臂电电阻阻值大小无关。阻阻值大小无关。 413.直流半桥直流半桥在
23、试件上安装两个工作在试件上安装两个工作应变片，一个受拉应变，一应变片，一个受拉应变，一个受压应变，个受压应变，接入电桥相邻接入电桥相邻桥臂，即构成差动半桥。桥臂，即构成差动半桥。在应力的作用下，在应力的作用下，R1产产生的变化量生的变化量R1 、R2产生变产生变化量化量R2，则差动电桥有电，则差动电桥有电压输出。压输出。42电桥输出电压为电桥输出电压为 若若R1=R2，R1=R2，R3=R4，则得则得可可知知：Uo o与与R R1 1/ /R R1 1成成线线性性关关系系，无无非非线线性性误误差差，而而且电桥电压灵敏度且电桥电压灵敏度K KU U= =E E/2/2，是单臂工作时的两倍。是单臂
24、工作时的两倍。434.直流全桥直流全桥在试件上安装四个工作在试件上安装四个工作应变片，两个受拉应变，另应变片，两个受拉应变，另两个受压应变，两个受压应变，接入电桥相接入电桥相邻桥臂，即构成差动全桥。邻桥臂，即构成差动全桥。在应力的作用下，四个在应力的作用下，四个臂应变片的电阻发生变化，臂应变片的电阻发生变化，产生相应的变化量，则差动产生相应的变化量，则差动电桥有电压输出。电桥有电压输出。44直流全桥的输出电压为直流全桥的输出电压为 若若R1=R2=R3=R4;R1=R2=R3=R4，则得则得结结论论：全全桥桥差差动动电电路路不不仅仅没没有有非非线线性性误误差差，而而且且电电压压灵敏度为单臂桥的
25、灵敏度为单臂桥的4倍。倍。455.5.交流电桥交流电桥 引入原因：引入原因：由于应变电桥输出电压很小，一般都要由于应变电桥输出电压很小，一般都要加放大器，而直流放大器易于产生零漂，因此应变电桥加放大器，而直流放大器易于产生零漂，因此应变电桥多采用交流电桥。多采用交流电桥。 交流电桥交流电桥46交流电桥输出：交流电桥输出： 电桥平衡条件：电桥平衡条件：U Uo o=0=0，即，即 Z1Z4=Z2Z3 交流电桥的平衡条件交流电桥的平衡条件（实部、虚部分别相等）（实部、虚部分别相等）47设交流电桥的初始状态是平衡的，即满足设交流电桥的初始状态是平衡的，即满足Z1Z4=Z2Z3 当当Z1=Z2，Z3=
26、Z4，则，则当工作应变片当工作应变片R1产生变化量产生变化量R1，则引起阻抗，则引起阻抗Z1变化变化Z1，电压输出为，电压输出为48四、四、 应变片的温度误差及补偿应变片的温度误差及补偿1 1、应变片的温度误差、应变片的温度误差 由于测量现场环境温度的改变而给测量带来由于测量现场环境温度的改变而给测量带来的附加误差，称为应变片的温度误差。的附加误差，称为应变片的温度误差。 产生应产生应变片温度误差的主要因素有下述两个方面。变片温度误差的主要因素有下述两个方面。 1) 1) 电阻温度系数的影响电阻温度系数的影响 2) 2) 试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响
27、影响Rt=R0(1+0t) 492 2、电阻应变片的温度补偿方法、电阻应变片的温度补偿方法 电阻应变片的温度补偿方法通常有线路补偿电阻应变片的温度补偿方法通常有线路补偿和应变片自补偿两大类。和应变片自补偿两大类。 1) 1) 线路补偿法线路补偿法 电桥补偿是最常用且效果较好的线路补偿。电桥补偿是最常用且效果较好的线路补偿。 50电桥补偿法电桥补偿法当温度升高，当温度升高，R1、RB均变化均变化，结果相互抵消，结果相互抵消，输出不变。输出不变。512)应变片的自补偿法应变片的自补偿法利用自身具有温度补偿作用的应变片来补偿的。利用自身具有温度补偿作用的应变片来补偿的。要实现温度自补偿，要实现温度自
28、补偿，必须有必须有 g-被测试件的线膨胀系数；被测试件的线膨胀系数； s-应变片的线膨胀系数；应变片的线膨胀系数；如如果果合合理理选选择择敏敏感感栅栅材材料料，满满足足上上式式，则则不不论论温温度度如如何何变变化化，均均有有Rt/R0=0，从从而而达达到到温温度度自自补补偿偿的的目目的。的。52五、应变传感器的应用五、应变传感器的应用 应变传感器的应用十分广泛。应变传感器的应用十分广泛。 它可以测量应变应力、弯矩、扭矩、加速它可以测量应变应力、弯矩、扭矩、加速度、位移等物理量。度、位移等物理量。 将电阻应变片粘贴于某些弹性体上，并将将电阻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
29、可测量各种参数。其接到测量转换电路，这样就可测量各种参数。 应变式传感器中，敏感元件一般为各种弹性应变式传感器中，敏感元件一般为各种弹性体，传感元件就是应变片，测量转换电路一般体，传感元件就是应变片，测量转换电路一般为电桥电路。为电桥电路。53应力传感器应力传感器 FFFF54应变片在悬臂梁上的粘贴及变形应变片在悬臂梁上的粘贴及变形 55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 R456应变式荷重传感器外形及受力位置应变式荷重传感器外形及受力位置FF57荷重传感器原理演示荷重传感器原理演示荷重传荷重传感器上的应变感器上的应变片在重力作用片在重力
30、作用下产生变形。下产生变形。轴向变短，径轴向变短，径向变长。向变长。 58汽车衡汽车衡59汽车衡汽车衡（以下参考（以下参考北京远亚兴业商贸有限公司资料 ）60汽车衡汽车衡称重系统称重系统61电子秤电子秤 磅秤磅秤超市打印秤超市打印秤远距离远距离显示显示62人体秤人体秤 63吊钩秤吊钩秤 便携式便携式64应变式数显扭矩扳手应变式数显扭矩扳手可用于汽车、摩托车、飞机、内燃机、机械可用于汽车、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。量程装配扭矩。量程2500N.m，耗电量耗电量10mA，有公制有公制/英制单位转换、峰值保持、
31、自动断电英制单位转换、峰值保持、自动断电等功能。等功能。65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绝对压力传感器绝对压力传感器66小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）呼吸、透析和注射泵设备中用的压力传感器呼吸、透析和注射泵设备中用的压力传感器p1进气管进气管p2进气管进气管固态压力固态压力传感器传感器67投入式液位计投入式液位计 压阻式固态压力传感器用于投入式液位计：压阻式固态压力传感器用于投入式液位计：p1的进气孔用柔性不锈钢隔离膜片隔离，并用的进气孔用柔性不锈钢隔离膜片隔离，并用硅油传导压力。硅油传导压力。 68投入
32、式液位计外形（投入式液位计外形（续）续）压阻式压阻式固态压力固态压力传感器传感器 光柱光柱显示器显示器 引线引线 69投入式液位传感器投入式液位传感器投入式液位传感投入式液位传感器安装方便，适应于器安装方便，适应于深度为深度为几米几米至至几十几十米，且混有米，且混有大大量量污污物、杂质的水或其他物、杂质的水或其他液体的液位测量。液体的液位测量。 70电阻应变仪电阻应变仪主要指标：主要指标：静态应变仪测量范围：静态应变仪测量范围：19999 ；分辨率：分辨率：1；电桥电压：直流电桥电压：直流2.5V；测量点数：测量点数：8/16点。点。接线端子接线端子71数字血压计数字血压计 目前，国内医疗部门
33、大都使用汞柱式血压汁，它目前，国内医疗部门大都使用汞柱式血压汁，它的测量误差大，反应速度慢的测量误差大，反应速度慢 血压指血管内的血液对于单位面积血管壁的压力。血压指血管内的血液对于单位面积血管壁的压力。 72 数字血压计的特点：数字血压计的特点：（1）体积小；（）体积小；（2）使用方便）使用方便;(3)测量速度快；测量速度快；（4）精度高；（）精度高；（5）分辨率高，达到）分辨率高，达到0.1kPa。（6）价格便宜。）价格便宜。73 IC1-为传感器提供稳定电压；为传感器提供稳定电压；2S5M -压力传感器压力传感器IC2、IC3、IC4-仪表放大器；仪表放大器；RP1-调节输出电压；调节输
34、出电压；MC14433-高精度高精度A/D转换器转换器数字血压计电路图数字血压计电路图74 MC14433管脚图管脚图VAG(1脚)：模拟地。VREF(2脚)：基准电压输入端。VX（3脚)：被测电压输入端。R1、R1/C1和C1（46脚）：外接积分电阻、电容元件；C01和C02（7和8脚）：外接失调补偿电容。通常取0.1F。DU(9脚)：定时输出控制端。CLKI和CLKO(10和11脚)：时钟信号输入、输出端。通常外接一个300 K左右的电阻；EOC(14脚)：一次转换结束标志输出。 75 MC14433管脚图管脚图OR(15脚)：过量程标志。DS4DS1(1619脚)：个、十、百、千位选通特
35、征位输出信号。当DS11时，输出为千位数；DS2时，输出为百位数。Q3Q0(脚)：经转换后的BCD码结果输出端。VEE(12脚)：负电源，为电路最低电平端。VSS（13脚）：输出低电平基准，为数字地或称系统地。VDD（24脚)：正电源。76 MC14433性能指标性能指标1.精度：读数的精度：读数的0.05%1字字2.模拟电压输入量程：模拟电压输入量程：1.999V和和199.9mV两两档档3.转换速率：转换速率：2-25次次/s4.输入阻抗：大于输入阻抗：大于1000M5.功耗：功耗：8mW（5V电源电压时，典型值）电源电压时，典型值）77 本章小结本章小结1.电位器传感器电位器传感器：（）：（）结构结构；（）输出；（）输出；（）（）负载特性；（）负载误差负载特性；（）负载误差2.应变片式电阻传感器：应变片式电阻传感器：（）（）应变效应；应变效应；应变效应；应变效应；（）原理（）原理（）原理（）原理（）（）（）（）测量转换电路：单臂桥、半桥、全桥；测量转换电路：单臂桥、半桥、全桥；（4）电桥电压输出灵敏度）电桥电压输出灵敏度 3.电阻传感器的应用电阻传感器的应用78
