电阻式传感器应用与发展(最新)
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。
电阻式传感器
结构组成与特点
结构组成
电阻式传感器主要由电阻元件、电极和绝缘体等部分组成。其中，电阻元件是核 心部分，其电阻值随被测量（如温度、压力、位移等）的变化而变化。
特点
电阻式传感器具有结构简单、体积小、重量轻、价格低廉等优点。同时，由于电 阻元件与被测量直接接触，因此响应速度较快，且易于实现小型化和集成化。
性能参数及指标
灵敏度
线性度
电阻式传感器的灵敏度表示为单位被测量 变化引起的电阻值变化量。灵敏度越高， 传感器的测量精度和分辨率就越高。
线性度是指传感器输出量与输入量之间的 线性关系程度。线性度越好，传感器的测 量误差就越小。
稳定性
抗干扰能力
稳定性是指传感器在长时间使用过程中保 持其性能参数不变的能力。稳定性越好， 传感器的使用寿命就越长。
THANKS。
04
电阻式传感器信号处理与接口 电路
信号处理电路设计
01
02
03
放大电路
采用差分放大电路，减小 共模干扰，提高信号放大 倍数。
滤波电路
设计低通滤波器，滤除高 频噪声，保证信号平滑。
A/D转换电路
将模拟信号转换为数字信 号，便于后续数字处理。
接口电路实现方式
线性化接口电路
通过线性化电路将电阻式 传感器的非线性输出转换 为线性输出。
电阻式传感器
汇报人：XX
contents
目录
• 电阻式传感器概述 • 电阻式传感器结构与性能 • 电阻式传感器测量原理与方法 • 电阻式传感器信号处理与接口电路 • 电阻式传感器应用实例分析 • 电阻式传感器发展趋势与挑战
01
电阻式传感器概述
定义与工作原理
定义
电阻式传感器是一种利用被测物理量 （如压力、位移、温度等）引起的电 阻变化来测量该物理量的装置。
传感器技术的发展和应用
传感器技术的发展和应用随着科技的不断发展，传感器技术已经成为了现代社会中不可或缺的一部分，它的应用领域涵盖了医疗、环境、军事、工业、交通、安防等多个领域。
本文将介绍传感器技术的发展和应用。
一、传感器技术的发展传感器是一种将非电气量转化为电信号或数字量输出的装置。
传感器技术的发展可以追溯到上世纪50年代，当时产生的第一批传感器只能进行单一参数的检测。
如今，传感器技术已经发展到了第四代，可以同时检测多个参数并输出多种信号。
传感器技术的发展主要包括以下几个方面：1.多参数测量技术传感器技术的第四代可以同时检测多个参数，如温度、湿度、压力、光强、流量等。
通过组合这些参数的检测数据，可以更全面地了解被测对象的状态。
例如，在医疗领域中，可以通过同时检测心率、血压、体温等参数来全面评估患者的健康状况。
2.微型化和集成化传感器技术的第四代具有微型化和集成化的特点。
微型化是指将传感器的尺寸缩小到微米级别，从而可以用于微观领域的检测，如生物领域中的DNA检测。
集成化则是指将传感器与电子元器件集成在一起，从而减小传感器的体积，提高检测精度。
3.智能化传感器技术的第四代具有智能化的特点，可以对被测对象的信号进行处理、分析和决策，从而实现智能化控制。
例如，在智能家居中，可以通过对传感器的信号进行分析和决策，自动控制灯光、温度和安防等设备的开关。
4.网络化传感器技术的第四代具有网络化的特点，可以将传感器无线连接到互联网，实现远程数据传输和共享。
例如，在环境监测领域中，可以通过将传感器数据上传到云平台来实现全面的数据监测和分析。
二、传感器技术的应用1.医疗领域在医疗领域中，传感器技术被广泛应用于患者的监测和诊断。
例如，在心脏病患者的监测中，可以通过心电图传感器和脉搏波传感器来检测患者的心率和心律，并实现数据的实时传输和共享，从而帮助医生制定更科学的治疗方案。
2.环境领域在环境领域中，传感器技术被广泛应用于大气污染、水质监测、温室气体等方面。
湿敏电阻式传感器的用途
湿敏电阻式传感器的用途湿敏电阻式传感器是一种用于测量环境湿度的传感器。
它是由一种特殊的材料制成的，当材料中含有水分时，其电阻值会发生变化，进而通过测量电阻值的变化来反映环境的湿度水平。
湿敏电阻式传感器使用广泛，以下是其主要用途的详细介绍。
1. 家用电器湿敏电阻式传感器常被用于家用电器中，如空调、除湿机、加湿器等，用于监测并控制设备工作环境的湿度。
通过湿敏电阻式传感器，这些电器可以实时感知环境湿度的变化，并根据需要自动调整工作状态，以提供更加舒适的使用体验。
2. 农业领域湿敏电阻式传感器在农业领域中的应用广泛。
农田灌溉系统中，湿敏电阻式传感器可用于测量土壤湿度，以判断灌溉水的需求量。
此外，湿敏电阻式传感器还可用于温室和植物生长环境的监测，及时掌握环境湿度变化，为农作物生长提供良好的湿度条件。
3. 医疗健康在医疗健康领域，湿敏电阻式传感器也有一定的应用。
例如，可以将湿敏电阻式传感器嵌入护理床垫中，用于监测患者的出汗情况，通过分析湿敏电阻值的变化，来判断患者的身体健康状况。
此外，湿敏电阻式传感器还可用于制作一些特殊的医用设备，如呼吸机，用于监测呼吸气中的湿度，以确保患者得到安全有效的治疗。
4. 工业制造在工业制造领域中，湿敏电阻式传感器被广泛应用于湿度控制系统中。
例如，湿敏电阻式传感器可以被安装在生产线上，监测生产环境中的湿度变化，并根据实时数据自动调整设备的工作状态，保证生产环境的湿度在适宜的范围内。
此外，湿敏电阻式传感器还可用于控制一些对湿度要求较高的工艺过程，如涂装、干燥等。
5. 环境监测湿敏电阻式传感器在环境监测领域中也有着重要的应用。
例如，可以将湿敏电阻式传感器布置在城市空气湿度监测站中，用于监测城市空气中的湿度情况，为城市空气质量检测提供重要的数据参考。
此外，湿敏电阻式传感器还可用于监测室内环境湿度，为室内空气质量改善提供数据支持。
综上所述，湿敏电阻式传感器具有广泛的应用领域，包括家用电器、农业、医疗健康、工业制造和环境监测等。
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
电阻式传感器及应用
直流电桥电路的4个桥臂是由R1、R2、 R3、R4组成，其中a、c两端接直流电 压Ui，而b、d两端为输出端，其输出电 压为Uo。在测量前，取R1R3 = R2R4， 输出电压为Uo=0。
2019/1/12
34
（1）直流电桥电路
当桥臂电阻发生变化，且ΔRi<<Ri，在 电桥输出端的负载电阻为无限大时，电 桥输出电压可近似表示为
（3）电桥的线路补偿
① 零点补偿 要求电桥的4个桥臂电阻值 相同是不可能的，这样就使 电桥不能满足初始平衡条件 （即U0≠0）。为了解决这 一问题，可以在一对桥臂电 阻乘积较小的任一桥臂中串 联一个可调电阻进行调节补 偿。
2019/1/12 41
② 温度补偿 环境温度的变化也会引起电桥电阻的变化，导致电桥的零点漂移， 这种因温度变化产生的误差称为温度误差。产生的原因有：电阻应 变片的电阻温度系数不一致；应变片材料与被测试件材料的线膨胀 系数不同，使应变片产生附加应变。因此有必要进行温度补偿，以 减少或消除由此而产生的测量误差。电阻应变片的温度补偿方法通 常有线路补偿法和应变片自补偿两大类。 在只有一个应变片工作的桥路中，可用补偿片法。在另一块和被测 试件结构材料相同而不受应力的补偿块上贴上和工作片规格完全相 同的补偿片，使补偿块和被测试件处于相同的温度环境，工作片和 补偿片分别接入电桥的相邻两臂如图所示。由于工作片和补偿片所 受温度相同，则两者所产生的热应变相等。因为是处于电桥的两臂， 所以不影响电桥的输出。补偿片法的优点是简单、方便，在常温下 补偿效果比较好。缺点是温度变化梯度较大时，比较难以掌握。 当测量桥路处于双臂半桥和全桥工作方式时，电 桥相邻两臂受温度影响，同时产生大小相等、符 号相同的电阻增量而互相抵消，从而达到桥路温 度自补偿的目的。
传感器技术应用及发展趋势在国内外展望
传感器技术应用及开展趋势在国内外展望传感器技术应用及开展趋势在国内外展望摘要：传感器技术是现代技术的应用具有巨大的开展潜力，通过对传感器新技术的应用现状，在未来的开展中存在的问题和面临的挑战的传感器技术，最后，传感器技术的开展趋势和应用前景。
关键词：传感器；开展；智能化趋势在21 世纪科学技术迅速开展的时代，传感器技术作为当前最前沿的科技之一，对当前新兴技术的开展有着直接促进作用。
随着人们对传感器技术的进一步研究，多数国家将其功能等同于计算机技术及通信技术。
1 国内外传感器的开展动向在中国，随着微电子技术的推动，微加工技术，光电科学与现代生物科学技术，该传感器已从单一功能的转换模型，功能多，技术含量高。
知识涉及传感器技术领域非常广泛，其研究和开发越来越密切的联系和其他学科。
在国外，电流传感器是主新品种、高精度、小型化、集成、多功能、智能化的方向开展。
并有以下几个值得注意的动向：注重开发半导体、精密陶瓷、光纤，高分子等新型传感器及具有优良特性的传感器。
如能检测三维形状，能代替人的味觉和嗅觉等五官功能、能使不可见信号变为可见信号的传感器等。
完竣和开采各类传感器建造工艺，如微机械加工工艺。
出产薄膜的平面电子工艺技巧及拣选的化学腐化技术。
采用数字技术用于传感器的信息传送中，提高其信号处理电路的特性，可双向高速及高精度的传送信息，补偿及抗干扰能力强。
提高集成化、使传感器不仅具有单一功能而且能与执行器一体化，变成多功能、进一步开展为智能传感器。
加强标准化工作，尽快统一传感器的标准术语及其性能、使传感器和信号处理装置及计算机间的接口标准化。
有关资料说明，国际上传感器的市场正在日趋广泛，需求量也在不断增加，但其主要应用领域还是面向工业过程控制系统.特别是工业自控系统用仪表，例如：80年代中期，日本传感器仅用于生产过程控制的就占了18.1%，居于各领域应用量之首。
2 传感器的原理及应用物理传感器是使用某些物理效应，把被衡量转嫁成为便于处置的能量方式的暗记装配，其输出的信号和输入的信号有肯定的干系。
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。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
精品 PPT 可修改
1
目录
电阻式传感器的基本原理 电阻式传感器的应用行业 电阻式传感器的发展趋势
精品 PPT 可修改
2
传感器介绍
传感器是指那些对被测对象的某一确定的信息具 有感受( 或响应) 与检出功能, 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.电 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 信号输出，从而可以测量力、压力、扭矩、位移、 加速度和温度等多种物理量。
6
S=π r 2
dS /S=2·dr/r
dr/r为金属丝半径的相对变化，即径向应变为εr。
由材料力学知
εr= –με
dR d dl (1 2) d (1 2 )
R l
将微分dR、dρ改写成增量ΔR、Δρ，则
R R
(1 2
/ )
l / l
l l
KS
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KS称精品为PPT金可修属改 丝的应变灵敏系数。7
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1.8～3.6范围内。
精品 PPT 可修改
8
3.2 电阻式传感器
3) 应变片测量电路
R1
R2
E
V
R3
V R2 R4 R1R3 E (R1 R4 )( R2 R3 )
精品 PPT 可修改
R4
9
3.2 电阻式传感器
V R2 R4 R1R3 E (R1 R4 )( R2 R3 )
精品 PPT 可修改
12
应用实施
➢广泛应用于－ 各种电子秤
精品 PPT 可修改
13
应用实例
高 精 度 电 子 汽 车 衡
动态电子秤
精品 PPT 可修改
电子天平
14
传感器在高速公路管理系统中的应用
高速车辆动态称重（WIM）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
驶入称重站进行强制车辆称重，只让少量预检为
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。
精品 PPT 可修改
3
电阻式传感器原理
电阻应变式传感器是利用
电阻应变片将应变转换为 电阻变化的传感器, 传感 器由在弹性元件上粘贴电 阻应变敏感元件构成。 当
被测物理量作用在弹性元 件上时, 弹性元件的变形 引起应变敏感元件的阻值 变化, 通过转换电路将其 转变成电量输出, 电量变 化的大小反映了被测物理 量的大小。
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
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。
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
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
精品 PPT 可修改
4
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 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 用而减小其他物理量的影响。
1-敏感栅 2-基底 3-引线 4-粘结剂 5-表面覆盖物
精品 PPT 可修改
5
电阻-应变特性
设有一根长度为l、截面积为S、电阻率为ρ的金属丝，其
电阻R为
两边取对数，得
R l
S
等式两边取微分，得
ln R ln ln l ln S
dR d dl dS RlS
dR ——电阻的相对变化； d——电阻率的相对变化；
dl
R
——金属丝长度相对变化，用ε表示，ε=
dl称为金属丝长度
l 方向上的应变或轴向应变；
d—S —截面积的相l 对变化。
S 精品 PPT 可修改
车秤以其优越的性能被精广品 PP泛T 可的修改 应用的公路上
15
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。
精品 PPT 可修改
16
电阻应变式传感器的发展与改善
1、普通应变片朝向高精度、使用方便快捷 省力方向发展。 2、传感器用应变片要求多功能、高稳定性。 3、特殊环境用应变片的多样化及稳定性的 提高。 4、朝经济性、灵敏性、稳定性方向发展。
精品 PPT 可修改
17
谢谢观赏
精品 PPT 可修改
பைடு நூலகம்
18
9、 人的价值，在招收诱惑的一瞬间被决定 。20.1 0.720. 10.7 Wedne sday, October 07, 2020
10、低头要有勇气，抬头要有低气。 09:33 :3809 :33:3 809:3 310/7 /2020 9:33:38 AM
令： R1 R R2 R3 R
R4 R dR
V R(R dR) RR E E dR
(R R dR)(R R)
4R
金属丝应变片： dR (1 2 )
R
V与应变成线形关系，可以用电桥测量电压测量应变
精品 PPT 可修改
10
电阻式应变片应用行业
应用范围；应变力、压力、转矩、位移、 加速度；
物理意义：单位应变引起的电阻相对变化。
KS由两部分组成：
前一部分是（1+2μ），由材料的几何尺寸变化引起，一 般金属μ≈0.3，因此（1+2μ）≈1.6； 后一部分为 / ，电阻率随应变而引起的（称“压 阻效应”）。 l / l
对金属材料，以前者为主，则KS≈ 1+2μ；
对半导体， KS值主要由电阻率相对变化所决定。
主要优点；使用简单、精度高、范围大、 体积小
精品 PPT 可修改
11
生产生活中的应用
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。
11、人总是珍惜为得到。20.10.709 :33:3 809:3 3Oct- 207-Oct-20
12、人乱于心，不宽余请。09:33:3 809:3 3:380 9:33 Wedne sday, October 07, 2020
13、生气是拿别人做错的事来惩罚自 己。20 .10.7 20.10. 709:3 3:380 9:33: 38Oct ober 7, 2020