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1、传感器原理及应用传感器原理及应用l西南交通大学电气工程学院(学分: 2 学时: 32)主讲教师:华泽玺电话:13308080547第二章作业第二章作业电阻式传感器有哪些主要类型？电阻式传感器有哪些主要类型？电阻式传感器主要分为两大类电阻式传感器主要分为两大类:电位计电位计(器器)式电阻传感器以式电阻传感器以及应变式电阻传感器。前者分为线绕式和非线绕式；后者及应变式电阻传感器。前者分为线绕式和非线绕式；后者分为金属应变片和半导体应变片。分为金属应变片和半导体应变片。什么是金属材料的应变效应？什么是半导体材料的压阻什么是金属材料的应变效应？什么是半导体材料的压阻效应？效应？导体或半导体材料在受到外
2、界力导体或半导体材料在受到外界力(拉力或压力拉力或压力)作用时作用时,产生产生机械变形机械变形,机械变形导致其阻值变化机械变形导致其阻值变化,这种因形变而使其阻这种因形变而使其阻值发生变化的现象称为值发生变化的现象称为“应变效应应变效应”金属应变片的工作原理是基于金属的应变效应。金属的电金属应变片的工作原理是基于金属的应变效应。金属的电阻随着它所承受的机械变形（拉伸或压缩）的大小而发生阻随着它所承受的机械变形（拉伸或压缩）的大小而发生相应的变化的现象称为金属的电阻应变效应。相应的变化的现象称为金属的电阻应变效应。半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的压阻效应。半导体应变片的工作原理是基于半导
3、体材料的压阻效应。所谓压阻效应就是半导体材料，当某一轴向受外力作用时，所谓压阻效应就是半导体材料，当某一轴向受外力作用时，其电阻率发生变化的现象。其电阻率发生变化的现象。比较金属应变片和半导体应变片相同点与不同点？比较金属应变片和半导体应变片相同点与不同点？在外力作用下，被测对象产生微小机械变形，应变片随着在外力作用下，被测对象产生微小机械变形，应变片随着发生相同的变化，发生相同的变化， 同时应变片电阻值也发生相应变化。同时应变片电阻值也发生相应变化。半导体应变片的灵敏系数比金属丝式高半导体应变片的灵敏系数比金属丝式高5080倍，倍， 但半导但半导体材料的温度系数大，应变时非线性比较严重，体材
4、料的温度系数大，应变时非线性比较严重， 使它的应使它的应用范围受到一定的限制。用范围受到一定的限制。 采用应变片进行测量时为什么要进行温度补偿？常用温采用应变片进行测量时为什么要进行温度补偿？常用温补的方法有哪些？补的方法有哪些？粘贴在试件上的应变片，当环境温度发生变化时，其阻值粘贴在试件上的应变片，当环境温度发生变化时，其阻值也将随之发生变化，在有些情况下，这个数值甚至要大于也将随之发生变化，在有些情况下，这个数值甚至要大于应变片引起的信号变化，因此，采用应变片进行测量时要应变片引起的信号变化，因此，采用应变片进行测量时要进行温度补偿。进行温度补偿。应变片热输出的补偿方法有自补偿和桥路补偿两
5、类应变片热输出的补偿方法有自补偿和桥路补偿两类,应变片应变片温度自补偿包括单丝自补偿和双丝自补偿两种。温度自补偿包括单丝自补偿和双丝自补偿两种。 分析采用桥路补偿块法进行温度补偿的原理？分析采用桥路补偿块法进行温度补偿的原理？相同的应变片，利用相同的应变片，利用相同的应变片，利用相同的应变片，利用“ “相邻相相邻相相邻相相邻相减减减减” ”原则，一个和被测试件相接，原则，一个和被测试件相接，原则，一个和被测试件相接，原则，一个和被测试件相接，同时感受温度和力，另一个应变片同时感受温度和力，另一个应变片同时感受温度和力，另一个应变片同时感受温度和力，另一个应变片只感受温度，相减就只有力对电阻只感
6、受温度，相减就只有力对电阻只感受温度，相减就只有力对电阻只感受温度，相减就只有力对电阻产生的变化了。产生的变化了。产生的变化了。产生的变化了。平衡电阻平衡电阻平衡电阻平衡电阻如果将如果将100电阻应变片贴在弹性试件上，若试件受力横电阻应变片贴在弹性试件上，若试件受力横截面积截面积S=0.510-4m2，弹性模量正，弹性模量正E=21011Nm2，若有，若有F=5104N的拉力引起应变电阻变化为的拉力引起应变电阻变化为1。试求该应变片的。试求该应变片的灵敏度系数灵敏度系数? 解：由题意得应变片电阻相对变化量解：由题意得应变片电阻相对变化量根据材料力学理论可知：应变根据材料力学理论可知：应变 (为试件所受应力，为试件所受应力， ）故应变）故应变应变片灵敏度系数应变片灵敏度系数
