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1、电阻式传感器的应用与发展小组成员：彭树园 张乐 魏广州 郑兴全目录n n电阻式传感器的基本原理n n电阻式传感器的应用行业n n电阻式传感器的发展趋势传感器介绍n n传感器是指那些对被测对象的某一确定的信息具传感器是指那些对被测对象的某一确定的信息具传感器是指那些对被测对象的某一确定的信息具传感器是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受有感受有感受有感受( ( 或响应或响应或响应或响应) ) 与检出功能与检出功能与检出功能与检出功能, , 并使之按照一定规并使之按照一定规并使之按照一定规并使之按照一定规律转换与之对应有用输出信号的元器件或装置律转换与之对应有用输出信号的元器件或装置律转换与之
2、对应有用输出信号的元器件或装置律转换与之对应有用输出信号的元器件或装置. .电电电电阻式传感器的基本原理是将被测量的变化转换成阻式传感器的基本原理是将被测量的变化转换成阻式传感器的基本原理是将被测量的变化转换成阻式传感器的基本原理是将被测量的变化转换成传感元件电阻值的变化，在经过转换电路变成电传感元件电阻值的变化，在经过转换电路变成电传感元件电阻值的变化，在经过转换电路变成电传感元件电阻值的变化，在经过转换电路变成电信号输出，从而可以测量力、压力、扭矩、位移、信号输出，从而可以测量力、压力、扭矩、位移、信号输出，从而可以测量力、压力、扭矩、位移、信号输出，从而可以测量力、压力、扭矩、位移、加速
3、度和温度等多种物理量。加速度和温度等多种物理量。加速度和温度等多种物理量。加速度和温度等多种物理量。n n 电阻式传感器主要分为三类即：电阻应变式、电阻式传感器主要分为三类即：电阻应变式、电阻式传感器主要分为三类即：电阻应变式、电阻式传感器主要分为三类即：电阻应变式、固态压阻式、热电阻式。固态压阻式、热电阻式。固态压阻式、热电阻式。固态压阻式、热电阻式。 电阻式传感器原理 电阻应变式传感器是利用电阻应变式传感器是利用电阻应变式传感器是利用电阻应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻应变片将应变转换为电阻应变片将应变转换为电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器电阻变化的传感器电阻变化的传感器
4、电阻变化的传感器, , 传感传感传感传感器由在弹性元件上粘贴电器由在弹性元件上粘贴电器由在弹性元件上粘贴电器由在弹性元件上粘贴电阻应变敏感元件构成。阻应变敏感元件构成。阻应变敏感元件构成。阻应变敏感元件构成。 当当当当被测物理量作用在弹性元被测物理量作用在弹性元被测物理量作用在弹性元被测物理量作用在弹性元件上时件上时件上时件上时, , 弹性元件的变形弹性元件的变形弹性元件的变形弹性元件的变形引起应变敏感元件的阻值引起应变敏感元件的阻值引起应变敏感元件的阻值引起应变敏感元件的阻值变化变化变化变化, , 通过转换电路将其通过转换电路将其通过转换电路将其通过转换电路将其转变成电量输出转变成电量输出转
5、变成电量输出转变成电量输出, , 电量变电量变电量变电量变化的大小反映了被测物理化的大小反映了被测物理化的大小反映了被测物理化的大小反映了被测物理量的大小。量的大小。量的大小。量的大小。弹性元件是应变式传感器的主要关键部件，它的结弹性元件是应变式传感器的主要关键部件，它的结构形状、材料、加工精度、热处理工艺等关系到传构形状、材料、加工精度、热处理工艺等关系到传感器的性能感器的性能在结构方面，要求弹性元件只受到被测物理量的作在结构方面，要求弹性元件只受到被测物理量的作用而减小其他物理量的影响。用而减小其他物理量的影响。1-1-敏感栅敏感栅 2- 2-基底基底 3- 3-引线引线 4- 4-粘结剂
6、粘结剂 5- 5-表面覆盖物表面覆盖物 电阻电阻- -应变特性应变特性 设有一根长度为l、截面积为S、电阻率为的金属丝，其电阻R为 两边取对数，得等式两边取微分，得 电阻的相对变化； 电阻率的相对变化； 金属丝长度相对变化，用表示，= 称为金属丝长度方向上的应变或轴向应变； 截面积的相对变化。dr/r为金属丝半径的相对变化，即径向应变为r。S= r 2dS /S=2dr/rr= 由材料力学知将微分dR、d改写成增量R、，则金属丝电阻的相对变化与金属丝的伸长或缩短之间存在比例关系。比例系数比例系数KS称为金属丝的应变灵敏系数称为金属丝的应变灵敏系数。物理意义：单位应变引起的电阻相对变化。KS由两
7、部分组成：前一部分是（1+2），由材料的几何尺寸变化引起，一般金属0.3，因此（1+2）1.6；后一部分为 ，电阻率随应变而引起的（称“压阻效应”）。对金属材料，以前者为主，则KS 1+2；对半导体， KS值主要由电阻率相对变化所决定。实验表明，在金属丝拉伸比例极限内，电阻相对变化与轴向应变成正比。通常KS在1.83.6范围内。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VER1R2R3R43.2 电阻式传感器电阻式传感器令：令：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电阻式应变片应用
8、行业n n应用范围；应变力、压力、转矩、位移、应用范围；应变力、压力、转矩、位移、加速度；加速度；n n主要优点；使用简单、精度高、范围大、主要优点；使用简单、精度高、范围大、体积小体积小n n电阻应变式传感器广泛应用于仪器仪表、汽车、冶金、矿业、化工、机械、港口码头及公路货站等行业可以说大到国防建设小到日常生活的方方面面，可以说电阻应变片已经完全融入了我们的生活中。电阻传感器应用的所有行业中，占其总量最大就是称重行业。生产生活中的应用应用实施应用实施应用实施应用实施各种电子秤各种电子秤广泛应用于广泛应用于应用实例应用实例应用实例应用实例高高精精度度电电子子汽汽车车衡衡 动态电子秤动态电子秤电
9、子天平电子天平传感器在高速公路管理系统中的应用传感器在高速公路管理系统中的应用 高速车辆动态称重（高速车辆动态称重（WIMWIM）超重预检系统可将）超重预检系统可将执法工作集中于运输者，允许正常载重的车辆避执法工作集中于运输者，允许正常载重的车辆避驶入称重站进行强制车辆称重，只让少量预检为驶入称重站进行强制车辆称重，只让少量预检为超重的货车进入车辆称重区；在执法的同时既提超重的货车进入车辆称重区；在执法的同时既提高了称重站的工作能力及称重精度，又避免了对高了称重站的工作能力及称重精度，又避免了对交通造成的不畅。通过减少超载车辆改善道路安交通造成的不畅。通过减少超载车辆改善道路安全，减少路面破坏
10、。全，减少路面破坏。 在高速公路的入口处建造载重检测支路，当在高速公路的入口处建造载重检测支路，当载重卡车驶过动态称重桥时，称重传感器和电子载重卡车驶过动态称重桥时，称重传感器和电子称即自行检查判断，同时给出信号控制交通信号称即自行检查判断，同时给出信号控制交通信号灯，从而保证高速路的上的安全。数字式电子汽灯，从而保证高速路的上的安全。数字式电子汽车秤以其优越的性能被广泛的应用的公路上车秤以其优越的性能被广泛的应用的公路上虽说该秤有很多优点但也有一些缺点：不能工作在湿度比较大的地方。由于它的面积比较大需要占据比较大的地方，对于高速公路来说会增加一些修建的成本。电阻应变式传感器的发展与改善电阻应变式传感器的发展与改善1 1、普通应变片朝向高精度、使用方便快捷、普通应变片朝向高精度、使用方便快捷省力方向发展。省力方向发展。 2 2、传感器用应变片要求多功能、高稳定性。、传感器用应变片要求多功能、高稳定性。3 3、特殊环境用应变片的多样化及稳定性的、特殊环境用应变片的多样化及稳定性的 提高。提高。4 4、朝经济性、灵敏性、稳定性方向发展。、朝经济性、灵敏性、稳定性方向发展。谢谢观赏
