第2章2 电阻式传感器课件.ppt

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电阻式传感器的基本原理是将被测的非电量转换成电阻值的变化,再经过转换电路变成电信号输出。
测量原理
结构
测量参数:
力、压力、位移、应变、加速度、温度等
特点:
结构简单、性能稳定、灵敏度较高
品名
型号
特性参数
用途及使用方法
外观
应变式力传感器
LYB-5-A
测量范围:0~1kg
安全超载:150%
工作温度(℃):
-20~+60:
工作电压:DC5V
综合精度:
称重,应变测量,触力测量
方法:
指定压力方向,将砝码等质量块放上,标定后即可使用
实用传感器样品举例
举例:冲床生产记数
和生产过程监测
举例:机器人握力测量
第一节应变式传感器
目前自动测力或称重中应用最普遍的是应变式传感器。
应变式传感器是基于金属电阻的应变效应制成的。
一、工作原理
(一)、金属的电阻应变效应
金属导体的电阻随着机械变形(伸长或缩短)的
大小发生变化的现象称为金属的电阻应变效应。
式中ΔL/L是长度相对变化量,即轴向应变,
用应变ε表示
ΔS/S为圆形电阻丝的截面积相对变化量,即
(2-2)
(2-3)
(2-4)
(即将式(2-1)取对数再微分,得到电阻值相对变化量)
(书上公式有错)
由材料力学可知,在弹性范围内,金属丝受拉力时,沿轴向伸长,沿径向缩短,那么轴向应变和径向应变的关系可表示为
式中:μ——电阻丝材料的泊松比,负号表示应变方向相反。
(2-5)
将式(2-3),式(2-5)代入式(2-2),可得

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或
(2-6)
(2-7)
通常把单位应变能引起的电阻值变化称为金属电阻丝的灵敏度系数。其物理意义是单位应变所引起的电阻相对变化量,其表达式为
(2-8)
(2-9)
因此
由式2-8可知,灵敏度系数受两个因素影响:
①受力后材料几何尺寸的变化,即(1+2μ);
②受力后材料的电阻率发生的变化,即Δρ/。
对于金属材料而言,k0=1+2u;对半导体,k0值主要由电阻率相对变化所决定。通常金属电阻丝的灵敏系数k0=2左右。