2、电阻式传感器原理与应用.
电阻式传感器的原理和应用
电阻式传感器的原理和应用一、引言电阻式传感器是一种常用的传感器，根据电阻值的变化来检测并测量环境中的物理量。
它可以通过改变电流、电压或物体的位置来改变电阻值，并将这些变化转化为电信号进行测量和控制。
电阻式传感器广泛应用于工业自动化、汽车、电子设备、医疗仪器等领域，本文将介绍电阻式传感器的原理和应用。
二、电阻式传感器的原理电阻式传感器的原理是基于电阻值的变化来测量物理量。
常见的电阻式传感器包括拉压型传感器、温度传感器、位移传感器等。
2.1 拉压型传感器拉压型传感器是通过改变物体所受力大小来改变电阻值。
当物体受到外力作用时，传感器内部的电阻值会随之变化。
利用这种原理，可以测量物体所受的力大小。
拉压型传感器广泛应用于重力感应、压力测量、体重测量等方面。
2.2 温度传感器温度传感器是通过改变物体的温度来改变电阻值。
常见的温度传感器包括热敏电阻、热电偶等。
温度传感器可以根据电阻值的变化来测量物体的温度。
在汽车、电子设备、气象等领域都有广泛的应用。
2.3 位移传感器位移传感器是通过改变物体的位置来改变电阻值。
常见的位移传感器包括线性变阻器、电位器、差分电容传感器等。
位移传感器可以根据电阻值的变化来测量物体的位置，广泛应用于机械控制、自动化等领域。
三、电阻式传感器的应用电阻式传感器具有广泛的应用领域，以下列举了几个常见的应用场景：•工业自动化：电阻式传感器可以用于测量压力、温度、流量等工业参数，实现工业过程的自动化控制。
•汽车行业：电阻式传感器在汽车中的应用十分广泛，用于测量水温、油位、气压等参数，保证汽车的安全运行。
•智能家居：电阻式传感器可以应用于智能家居系统中，通过测量温湿度、烟雾等参数，实现家居设备的智能控制。
•医疗仪器：电阻式传感器在医疗仪器中的应用主要体现在体温计、血压计、心电仪等设备中，实现对人体健康状况的监测和测量。
•环境监测：电阻式传感器可以用于环境监测领域，例如测量大气压力、土壤湿度等参数，用于气象、农业等研究。
电阻应变式传感器的工作原理及应用
成本较高
电阻应变式传感器的制造成本 较高，价格相对较贵。
对激励电源要求高
电阻应变式传感器需要稳定的 激励电源，对电源的要求较高
。
05 发展趋势与展望
技术创新与改进
微型化
随着微电子和纳米技术的发展， 电阻应变式传感器正朝着微型化 方向发展，以提高测量精度和灵
敏度。
智能化
集成化、智能化的传感器已成为趋 势，通过与微处理器和算法结合， 实现自校准、自补偿和自适应等功 能。
电阻应变片的结构与工作原理
01 基底
02 敏感栅
03 引线
04 盖片
05 工作原理
支撑电阻丝并传递应力的 介质。
由金属丝或金属箔制成的 敏感元件，用于感受形变 并产生电阻变化。
连接敏感栅与测量电路的 导线。
保护敏感栅和引线的覆盖 层。
当被测物体受到外力作用 时，粘贴在其上的电阻应 变片会随之产生形变，导 致敏感栅的电阻值发生变 化。通过测量电路可以测 量出电阻值的变化，从而 推算出受力的大小。
传感器简介
电阻应变式传感器由敏感元件、转换元件和测量电路组成， 其中敏感元件负责感知被测量的变化，转换元件将敏感元件 输出的应变信号转换为电信号，测量电路则对电信号进行测 量和输出。
电阻应变式传感器的敏感元件通常采用金属箔、金属丝等材 料，当受到外力作用时，这些材料会发生形变，导致其电阻 值发生变化，从而输出相应的电信号。
多功能化
为了满足复杂环境下的测量需求， 电阻应变式传感器正朝着多功能化 方向发展，如压力、温度、湿度等 多参数测量。
应用领域的拓展
医疗健康
01
用于监测生理参数，如血压、心电等，为医疗诊断和治疗提供
支持。
智能制造
传感器原理与应用
传感器原理与应用
传感器是一种能够将非电信号转化为电信号的设备。
它通过感知某种特定的物理量或化学量，并将其转化为可测量的电信号，从而实现对环境和物体的感知和测量。
传感器的工作原理包括以下几种：
1. 电阻传感器：利用电阻的变化来测量被测量物理量的变化，如温度传感器、光敏电阻等。
2. 容抗传感器：利用电容值的变化来测量被测量的物理量的变化，如压力传感器、湿度传感器等。
3. 电感传感器：利用电感值的变化来测量被测量物理量的变化，如液位传感器、接近传感器等。
4. 磁阻传感器：利用磁阻值的变化来测量被测量物理量的变化，如磁场传感器、位置传感器等。
5. 光电传感器：利用光电效应来测量被测量物理量的变化，如光电传感器、光纤传感器等。
传感器在各个领域有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：
1. 工业自动化：传感器被广泛应用于工业领域，用于监测和控制各种物理量，如温度、湿度、压力、流量等。
2. 环境监测：传感器被用于监测环境中的各种污染物、气体浓度、温度、湿度等物理量，以保障环境质量。
3. 医疗健康：传感器被应用于医疗设备中，如心率传感器、血氧传感器、体温传感器等，用于监测患者的生理参数。
4. 智能家居：传感器被应用于智能家居系统中，用于感知环境的状态和人的行为，实现自动控制和智能化。
5. 汽车领域：传感器被广泛应用于汽车中，用于检测车辆状态、驾驶行为、环境条件等，实现安全监控和驾驶辅助功能。
6. 物联网：传感器是物联网的重要组成部分，通过感知和收集各种物理量的数据，实现设备间的通信和数据交互。
2、电阻式传感器原理与应用
dA 2 dr Ar
x
dL L
y
dr r
r为金属丝半径
εx为金属丝轴向应变
εy为金属丝横向应变
➢ 轴向应变εx的数值一般很小， 常以微应变度量；
➢ μ为电阻丝材料的泊松比，一 般金属μ=0.3-0.5；
对金属材料，电阻率几乎不变：
λ为压阻系数，与材质有关；σ为应力值；E为材料的弹性模量；
由于空腔内传压介质的高度比被测溶 液的高度高，因而腰形筒微压传感器处 于负压状态。
为了提高测量的灵敏度，安装了两只 性能完全相同的微压传感器。
液位传感器： 当容器中液体多时，感压膜感受的压力大，将两只微压
传感器的电桥接成正向串联的形式，则输出电压为：
U0 U1 U2 (A1 A2 ) g h
料常用康铜和镍铬合金等。 目前使用的应变片大多是金属箔式应变片。
半导体应变片：分为体型和扩散型两种。
由于半导体(如单晶硅)是各向异性材料，因此 它的压阻效应不仅与掺杂浓度、温度和材料类 型有关，还与晶向有关(即对晶体的不同方向上 施加力时，其电阻的变化方式不同)。
半导体应变片的特性（与金属应变片相比较)：
✓灵敏系数S：表示应变片变换性能的重要参数。
✓绝缘电阻：应变片与试件间的阻值，越大越好。 一般大于1010Ω。
✓其它性能参数（允许电流、工作温度、应变极限、 滞后、蠕变、零漂以及疲劳寿命、横向灵敏度 等）。
3.2 测量电路及温度补偿 电阻应变片将应变转换为电阻的变化量，测量电路
将电阻的变化再转换为电压或电流信号，最终实现被测 量的测量。
定义：电阻丝的灵敏度系数S0——表示单位应 变所引起的电阻相对变化。
电阻应变片灵敏度系数S称为“标称灵敏度系 数”，由实验测定。
传感器的原理及应用
传感器的原理及应用一、传感器的原理及分类：传感器是一种能够根据感知到的物理量的变化产生电信号输出的设备，它是将非电信号转换为电信号的装置。
传感器的原理基本上可以分为以下几种：1.电阻传感器：电阻传感器是根据电阻值的变化来检测物理量的，常见的有光敏电阻、热敏电阻等。
2.压力传感器：压力传感器是通过测量物体受力所产生的电信号来检测压力的，常见的有电阻应变式压力传感器、压电式压力传感器等。
3.光电传感器：光电传感器是利用光敏元件感知光信号并转换为电信号输出的传感器，常见的有光电二极管、光敏电阻等。
4.温度传感器：温度传感器是通过感知物体的温度变化来产生电信号的传感器，常见的有热电偶、热电阻等。
5.位移传感器：位移传感器是通过感知物体的位移变化来产生电信号的传感器，常见的有电容式位移传感器、霍尔元件等。
6.加速度传感器：加速度传感器是用于测量物体加速度的传感器，常见的有压电式加速度传感器、微机械加速度传感器等。
7.气体传感器：气体传感器是用于检测气体浓度的传感器，常见的有氢气传感器、氧气传感器、二氧化碳传感器等。
8.湿度传感器：湿度传感器是用于检测空气湿度的传感器，常见的有电容式湿度传感器、电阻式湿度传感器等。
9.溶解氧传感器：溶解氧传感器是用于检测水中溶解氧浓度的传感器，常见的有电极溶解氧传感器、光学溶解氧传感器等。
10.化学传感器：化学传感器是用于检测化学物质浓度或质量的传感器，常见的有氨传感器、硫化氢传感器、氨气传感器等。
二、传感器的应用：1.工业自动化：传感器在工业自动化中广泛应用，如压力传感器用于测量管道中的压力，温度传感器用于测量设备的工作温度等。
2.汽车工业：传感器在汽车工业中起到了至关重要的作用，如压力传感器用于发动机燃烧室的压力监测，湿度传感器用于空调系统的湿度控制等。
3.医疗领域：传感器在医疗领域中用于监测患者的生命体征，如血氧传感器用于监测患者的血氧饱和度，心率传感器用于监测患者的心率等。
电阻应变式传感器工作原理及应用
电阻应变式传感器工作原理及应用电阻应变式传感器是一种常见的传感器类型，它基于电阻的变化来检测物体或环境的应变。
本文将介绍电阻应变式传感器的工作原理和常见应用。
电阻应变式传感器的工作原理主要基于金属电阻的特性。
金属材料在受力作用下会发生应变，即物体的形状和尺寸会发生改变。
当金属材料发生应变时，其电阻值也会发生变化。
电阻应变式传感器利用这一原理，通过测量电阻值的变化来反映物体的应变情况。
电阻应变式传感器一般由金属应变片和电阻组成。
金属应变片是一个非常薄的金属片，可以粘贴或焊接在需要测量应变的物体上。
当物体发生应变时，金属应变片也会发生相应的应变。
应变片上的电阻会因为应变而发生变化。
电阻应变式传感器中的电阻通常采用导线电阻，如铜线或铂电阻。
当应变片发生应变时，导线电阻的长度和截面积都会发生变化，从而改变电阻值。
通过测量电阻的变化，可以间接地得知物体的应变情况。
电阻应变式传感器的应用广泛。
它可以用于测量力的大小和方向，例如测量桥梁、建筑物和船舶等结构物的应变。
同时，电阻应变式传感器也可以用于测量压力、应力和扭矩等物理量。
例如，它可以用于测量管道中的流体压力，以及机械设备中的扭矩大小。
电阻应变式传感器还可以用于工业自动化领域。
通过将传感器连接到控制系统中，可以实现对物体或设备的实时监测和控制。
例如，在汽车制造过程中，电阻应变式传感器可以用于监测车身的变形情况，以确保车身的质量符合标准要求。
除了上述应用外，电阻应变式传感器还可以用于测量温度、湿度和流量等参数。
通过将传感器与相应的测量电路结合，可以实现对这些参数的精确测量和控制。
总结起来，电阻应变式传感器是一种基于电阻变化来检测物体或环境应变的传感器。
它的工作原理简单且可靠，应用范围广泛。
无论是在工业生产中，还是在科学研究和日常生活中，电阻应变式传感器都发挥着重要的作用。
通过不断的技术创新和应用拓展，相信电阻应变式传感器将在更多领域发挥重要作用。
电阻传感器工作原理
电阻传感器工作原理电阻传感器是一种常见的传感器，广泛应用于工业自动化、电子设备、汽车等领域。
本文将详细介绍电阻传感器的工作原理以及其应用。
1. 工作原理电阻传感器的工作原理基于电阻的变化。
其内部包含一个可变电阻元件，通常是由导电材料制成的线性电阻。
当受到外部作用力或物理量变化时，电阻元件的电阻值会发生相应的变化。
2. 传感器类型电阻传感器可以根据其测量物理量的不同进行分类，常见的包括温度传感器、压力传感器和位移传感器等。
2.1 温度传感器温度传感器是电阻传感器的一种常见类型。
它利用了电阻与温度之间的关系，通过测量电阻值的变化来间接测量温度。
常用的温度传感器包括热敏电阻、热敏电阻芯片和热电阻等。
2.2 压力传感器压力传感器利用电阻材料的弹性性能与外界受力之间的关系，通过测量电阻值的变化来间接测量压力。
常见的压力传感器包括应变片式传感器和电容传感器等。
2.3 位移传感器位移传感器测量物体的位移或位置。
它可以利用电阻材料的伸缩性能来测量位移，也可以通过电阻值的变化来间接测量位移。
典型的位移传感器包括电阻式位移传感器和压电位移传感器等。
3. 应用领域电阻传感器在各个领域都具有广泛的应用。
3.1 工业自动化在工业自动化系统中，电阻传感器被广泛应用于测量、监控和控制过程中的物理量。
例如，温度传感器常用于测量工业生产过程中的温度变化，以确保生产过程的稳定性和安全性。
3.2 电子设备电阻传感器在电子设备中的应用非常普遍。
例如，手机中使用的触摸屏传感器就是一种基于电阻变化来实现触摸功能的电阻传感器。
此外，电阻传感器还广泛应用于电子秤、电压表、电流表等电子设备中。
3.3 汽车汽车行业也是电阻传感器的重要应用领域。
例如，汽车中的油位传感器利用电阻值的变化来测量燃油箱内的油位信息。
此外，温度传感器用于监测引擎温度，压力传感器用于测量轮胎压力等。
4. 优缺点分析电阻传感器具有一些显著的优点，同时也存在一些缺点。
4.1 优点（1）成本低廉：电阻传感器的制造成本相对较低，适用于大规模生产和应用。
第2章---电阻式传感器
eebbay
Uxmax / Uxm a x
n
100 %
1 n
100
%
图2-5 理想阶梯特性曲线
电阻式传感器
理论直线：
过中点并穿过阶梯线的直线。 阶梯曲线围绕其上下跳动，从 而带来一定的误差，这就是阶 梯误差。
j
(1 Umax) 2n Umax
1 2n
100%
图2-5 理想阶梯特性曲线
二、非线性电位器
电阻式传感器
2.2 电阻应变式传感器--应变片
电阻应变片工作原理是基于金属导体的应变效应，即金 属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着所 受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化。
电阻式传感器 一、 电阻应变片的工作原理
提出问题
金属丝受拉或受压时，l、r 和 R 将如
何变化？
电阻式传感器
一.线性电位器的空载特性
当被测量发生变化时，通过电刷触点在 电阻元件上产生移动，该触点与电阻元 件间的电阻值就会发生变化，即可实现 位移(被测量)与电阻之间的线性转换。
电阻式传感器
Ux
Байду номын сангаас
Rx Rmax
U max
x xmax
U max
Rx
Rmax xmax
x kRx
Ux
U max xmax
x
ku x
电阻式传感器 二、 电阻应变片的主要特性
例 如果将100 的电阻应变片贴在弹性
试件上，试件受力横截面积S＝0.5×10－4 m2， 弹性模量E＝2×1011 N/m2，若有F＝5×104 N的
拉力引起应变片电阻变化为1 。试求该应变 片的灵敏系数。
电阻式传感器
二、 电阻应变片的主要特性