压力传感器

应变计
金属应变计
2、箔式应变片 箔式应变片是通过光刻、腐蚀等工艺制成一种很薄
的金属箔栅，厚度一般在0.003mm～0.01mm之间。可根 据需要制成任意形状。它的线条均匀、尺寸准确、散热 好、易粘贴、适于大批量生产，已逐渐取代丝式应变片。
3、金属电阻应变片的工作原理
把应变片粘贴在弹性敏感元件或需要测量变形的试 件表面上。受到外力作用，电阻丝随着一起变形，引起 电阻值发生变化。这样，将被测量转换为电阻变化。
单圈电位器
多圈电位器
直线滑动式电位器
按制作方式： 线绕电位器
导电塑料电位器 导电材料粉
普通塑料基底
变阻器式传感器产品
案例：重量的自动检测--配料设备
原材料
原理：弹簧 力 位移 电位器 电阻
比较
重量设定
案例：煤气包储量检测
钢丝 煤气包
原理：钢丝 收线圈数 电位器 电阻
案例：玩具机器人（广州中鸣数码 ）
机械式，电气式(电阻应变式，电感式，电容式，压电式等), 光学式等。
3）按被测量和工作原理联合分类
电阻应变式力传感器、电感式位移传感器、压电式加速度传感器等。
4）按信号变换特征
物性型:依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来 实现信号变换.如:水银温度计.
结构型:依靠传感器结构参数的变化实现信号转变. 例如:电容式和电感式传感器.
Rx Rm
Rx Rm Rx Rm
Rm
V
E1
L
E R (1
x)
x Rm L
负载效应分析
E1 E
L x
R Rm
(1
x L
)
E
0
L
(2) 变阻器式传感器的性能参数:
1)线性(或曲线的一致性); 4)移动或旋转角度范围;
2)分辨率;
5)电阻温度系数;
3)整个电阻值的偏差;
6)寿命;
(3)变阻器式传感器的分类 按测量类型：
1 变阻器式传感器
（1）等效电路分析 ★ L —变阻器总长 ★ x —电刷移动量 ★ RL —总电阻 ★ Rx—电刷电阻
E
x L
Rx=K*x
x=Rx/K
L = RL = E
x
Rx E1
E1
x=L*E1 / E
x=L*E1 / E E
E1
0
x
L
R-Rx E
Rx
E1
考虑负载效应，有
E1
R
Rx
E Rx Rm
电阻丝——一般采用直径为0.025mm左右的康铜（含57% Cu、43%Ni）或镍铬 合金（含80%Ni、20%Cr）丝，敏感栅粘贴在基片和覆盖层之间，由引线接出。
l 称为应变片的基长，b 称为基宽， l×b 称为应变片的使用面积。应变片的阻
值系列有60、120、350、600、 1000Ω，以120Ω为最常用。应变片的规格一般用使 用面积和电阻值表示，例如,（3×10）mm²，120Ω。
原理：电机 转角 电位器 电阻
第二节 电阻应变式传感器
电阻应变片工作原理是基于金 属导体的应变效应，即
外力 金属导体机械变形(伸 长或缩短) 电阻值变化。
一、金属电阻应变片 常见的金属电阻应变片有丝式和箔式两种。 1、丝式应变片
● 做成栅状的电阻丝(敏感栅)
丝式应变片的主要结构 ● 绝缘基片
● 覆盖层
引言
1.传感器定义
传感器是借助检测元件将一种形式的信息转换成另 一种信息的装置。
目前，传感器转换后的信号大多为电信号。因而从狭 义上讲，传感器是把外界输入的非电信号转换成电信 号的装置。
物理量
电量
2. 传感器的构成 传感器由敏感器件与辅助器件组成。敏感器件的作 用是感受被测物理量，并对信号进行转换输出。辅助 器件则是对敏感器件输出的电信号进行放大、阻抗匹 配，以便于后续仪表接入。
d
V
3. 传感器的分类 1)按被测物理量分类
常见的被测物理量 机械量:长度,厚度,位移,速度,加速度,
旋转角,转数,质量,重量,力, 压力,真空度,力矩,风速,流速, 流量。 声: 声压,噪声。
磁: 磁通,磁场。
温度: 温度,热量,比热。
光： 亮度，色彩。
如位移传感器，压力传感器，温度传感器等。
2)按工作的物理基础分类
工作原理
L
纵向应变 dL
L
dL
横向应变 dr
r
金属丝的原始电阻：
RL
A
微分
dR
A
dL
L
A2
dA
L d
A
电阻的相对变化：
dR dL dA d R LA
dr dL
Байду номын сангаас
r
L
泊松比
因为 A r 2 dA 2rdr
dR dL 2dr d RL r
dR (1 2) d
R
称为金属丝的应变系数 或灵敏度
传感器，集信息采集，信息的记忆、辨别、存储、处理于一体。
（5）网络化传感器 网络化传感器是在智能传感器基础上，把TCP／IP协议作为一种嵌入式应用，嵌入 现场智能传感器的ROM中，从而使信号的收、发都以TCP／IP方式进行。
第一节 电阻式传感器
电阻式传感器：是把被测量转换为电阻变化的一种传感器。 按工作的原理可分为：变阻器式、电阻应变式、热敏式、光敏式、电敏式.
5)按敏感元件与被测对象之间的能量关系 能量转换型和能量控制型。
能量转换型:直接由被测对象输入能量使其工作. 例如:热电偶温度计,压电式加速度计.
能量控制型:从外部供给能量并由被测量控制外部 供给能量的变化.例如:电阻应变片.
4. 传感器技术的发展
（1）集成化 传感器本身的集成化： CCD器件 传感器与后续电路的集成化：频率输出型单块集成压力传感器
（2）多维化
单光电探测器 一维与二维光电探测器
辐射光功率的大小 入射光点的位置
（3） 微传感器
基于MEMS技术的新型传感器，其敏感元件的尺寸为0.1μm～100μm。微传感器 不是传统传感器按比例缩小的产物，其理论基础、结构工艺、设计方法等有许多自身 的特殊现象和规律。
（4）智能化 智能传感器一种将普通传感器与微处理器一体化，兼有检测和信息处理功能的新型
令 K dR R (1 2) d ≈0
K
dR dL
R L
dR
R
1
2
=常数
dR K
R
灵敏度一般在1.7~3.6左右。金属应变 片的灵敏度较低，但温度稳定性好， 用于测量精度要求较高的场合。
二、半导体应变片
★ 半导体应变片的工作原理就是基于压阻效应。 ★ 压阻效应：半导体单晶材料在沿某一方向受到 外力作用时，电阻率会发生相应变化的现象。 ★ 压阻效应的产生原因：半导体单晶在外力作用 下，原子点阵排列规律发生变化，导致载流子迁移率 和载流子浓度变化，从而导致电阻率的变化。 ★ 制作程序：由单晶硅、锗一类半导体材料经切 型、切条、光刻腐蚀成形，然后粘贴而成。