电阻应变式传感器实例
电阻应变式传感器在电子秤中的应用
电子秤 中的电阻应变 式传感 器又称 称重传 感器，是一种能够将 重 力转变为 电信号的力～ 电转换装置 ，是电子衡器的一个关键 部件。能 够实现力一 电转换的传感器有多种 ，但绝大多数衡器产品所用的还是 电阻应 变式称 重传感器 。 电阻应变式称 重传感器 结构 简单，价格低 廉 ，精度较高 ，线性度好 ，且能够在相对 比较差的环境下使用 。因此 电阻应 变式 称 重 传 感 器在 电子 衡 器 中得 到 了广 泛的 运 用 。
４ ． １柱 式称 重传 感 器
电阻应变式传感器的使用方法主要有两种 。第一种是将应变片直 接粘贴 于被测构件上 ，用来 测量构件 的应变或应力 ；第二种是将应变 片粘贴 于弹性元件上 ，与弹性元件 一起构成 电阻应变式传感器 。弹性 元件将被测物 理量转 换为成 正比变化 的应变 ，再通过应变 片转换为 电
阻变 化 输 出 。 电阻应变式传感器应变 电阻的变化是极其微弱的 ，电阻相对变化 率仅为０ ． ２ ９ ６ 左 右 。要 精 确 地 测 量 这 么 微 小 的 电阻 变 化 是 非 常 困难 的 ，
般 的电阻测量仪表无法满 足要求 。通常采用 惠斯通 电桥 电路进行测 量 ，将 电阻相对变化△Ｒ 一～Ｒ 转换为 电压或 电流 的变化 ，再用测量仪 表或 电阻应变 式传感器专用测量 电路便可 以简单方便地进行测量。 惠斯通电桥电路 如图１ 所示。Ｒ ｌ 、Ｒ ２ 、Ｒ ３ 、Ｒ ４ 为 四个桥臂的电阻， 电桥 的供 电电压 为ｕ ，电桥 输出 电压为 。在被 测物体 未施 加作用 力 时 ， 应 变 为 零 ，应 变 电 阻 没 有 变 化 ， 四 个 桥 臂 的 初 始 电 阻 满 足 Ｒ １ ／ Ｒ ２ ＝ Ｒ ３ ／ Ｒ ４ 时 ，桥 路 输 出 电压 Ｕ ＾ 为 零 ， 即 桥路 平 衡 。 如果 电桥 电压 保持不变 ，电桥 的输 出电压ｕ Ｏ 可 以用下式近似表
传感器技术(2)-电阻应变式
电源
电阻应变计
机械应变
放大、显示
∆R R
变化
电桥电路
工作方 式
电阻应变仪
U(I) 变化
桥臂关 系
负载
11
全等臂 电桥 Z 1 = Z 2 = Z 3 = Z 4 电压输出桥：R L → ∞ , I = 0 功率输出桥： U、 I
12
2
二、直流电桥及输出特性
初始平衡条件：
eφ =
U0=
E ∆R1 ∆R 2 ∆R 3 ∆R 4 ( − + − ) 4 R1 R2 R3 R4
18
3
4、应用 举例
被测非电量 弹性 应变
（ 2）应变计式加速度传感器 元件 传感元件 电阻 (应变片)
m
（ 1）应变式力传感器
电子自 动秤
m
例 2-11 筒形结构的称重传感器 FF F 惯性系 统： a F
a = F /m
适用频率： 10 ~ 60Hz
+ cx + kx = 0 m x
π-压阻系数， E—弹性模量
6
—— 半导体材料的电阻相对变化与线应变成正比
1
（ 3）导电丝材的应变电阻效应
五、电阻应变片的分类
金属丝 式应变片 金属箔 式应变片 半导体应变片
dR = K 0 ⋅ε R
金属
几何尺寸变化
K 0 = Km = (1 + 2u ) + C (1 − 2u )
电阻率变化
金属丝 材的应变电阻效应以结构尺寸变化为主， K m=1.8 ~ 4.8 半导体
RL → ∞, I 0 → 0
E
13
SV =
U 0 E = Kε 2
电阻应变片压力传感器实验报告
电阻应变片压力传感器实验报告电阻应变式传感器&压力传感器实验报告电阻应变式传感器&压力传感器——实验报告院系：管理学院姓名：胡阳学号：PB12214074电阻应变式传感器实验内容1、自己设法确认各传感器的受力是拉伸还是压缩力，并用图示说明。
2、利用所提供的元件连接单臂电桥，桥电压由万用表给出，记下零点电压。
3、依次增加砝码，测量单臂电桥的m~U定标曲线。
有了定标曲线后，就作成了一台简易的电子秤。
提示：电子秤的量程约2公斤，请勿加载过重的物体，以免损坏应变片。
4、测量待测物体的质量。
5、连接全桥电路，重复1~3步。
6、比较电路的灵敏度。
7、实验总结数据处理:1.单臂，全桥的定标线（一）单臂电桥-52.6-52.7U/mV-52.9-53.0-53.1-53.20100200300400500m/gLinear Regression for Data1_B:Y = A + B * XParameter Value Error------------------------------------------------------------A -53.17155 0.00501B 0.00107 1.65553E-5------------------------------------------------------------ R SD N P------------------------------------------------------------ 0.99952 0.00692 6 0.0001（二）全桥：0.0530.0520.051U/V0.0490.0480100200300400500600m/gLinear Regression for Data1_B:Y = A + B * XParameter Value Error------------------------------------------------------------A 0.05271 2.06453E-5B -7.33992E-6 5.71108E-8------------------------------------------------------------R SD N P-------------------------------------------------------------0.99985 3.02908E-5 7 0.0001------------------------------------------------------------2、待测物体质量，比较两种电路灵敏度：单臂电桥：U= -53.17155 +0.00107 * m ; 待测物体电压：-52.57mV代入式子求得待测物体质量：m=562.20g全桥电路：U=0.05271 +（-7.33992E-6）* m；待测物体电压：0.0493V代入式子求得待测物体质量：m=464.58g单臂电桥S1=0.00107（mV/g）全桥电路S2=0.00734（mV/g）可知S3S2S1，即全桥电路的灵敏度高，单臂电桥的灵敏度低。
电阻应变式传感器实验报告
电阻应变式传感器实验报告电阻应变式传感器实验报告导言：电阻应变式传感器是一种常见的传感器类型，广泛应用于各个领域。
本实验旨在通过实际操作和数据收集，了解电阻应变式传感器的原理和应用。
一、实验目的本实验的目的是通过测量电阻应变式传感器在不同应变下的电阻变化，了解其工作原理和特性。
同时，通过实验数据的处理，掌握电阻应变式传感器的灵敏度和线性范围。
二、实验器材和原理1. 实验器材：- 电阻应变式传感器- 电源- 电压表- 电流表- 变压器- 桥式电路- 数据采集仪2. 实验原理：电阻应变式传感器是利用材料在受力作用下产生应变，从而改变电阻值的原理。
当传感器受到外力作用时，其内部的应变片会产生应变，从而导致电阻值的变化。
通过测量电阻值的变化，可以间接得到外力的大小。
三、实验步骤1. 将电阻应变式传感器连接到桥式电路中，调节桥臂上的电阻，使得桥路平衡。
2. 施加外力，使传感器产生应变。
3. 通过电压表和电流表测量桥路的电压和电流值。
4. 记录不同应变下的电压和电流值，并计算电阻值的变化。
四、实验数据处理1. 根据实验记录的电压和电流值，计算电阻值的变化。
2. 绘制电阻值与应变的关系曲线，分析其线性范围和灵敏度。
3. 根据实验结果，评估电阻应变式传感器的性能和适用范围。
五、实验结果和讨论根据实验数据处理的结果，我们可以得出电阻应变式传感器在不同应变下的电阻变化曲线。
通过分析曲线，我们可以确定其线性范围和灵敏度。
同时，我们还可以评估传感器的稳定性和精确度。
六、实验结论通过本实验，我们深入了解了电阻应变式传感器的工作原理和特性。
实验结果表明，电阻应变式传感器具有较好的线性范围和灵敏度，适用于各种测量场合。
然而，其稳定性和精确度仍需进一步改进。
七、实验总结本实验通过实际操作和数据处理，使我们对电阻应变式传感器有了更深入的认识。
同时，也让我们了解到传感器在实际应用中的一些局限性和改进方向。
通过不断的实验和研究，我们可以进一步提高传感器的性能和精确度，以满足不同领域的需求。
2.1 电阻应变式传感器
r r0
(a) 拉伸
(b) 压缩
绝对伸长 Δl 0
绝对压缩 Δl 0
Δr 0
Δr 0
传感器及检测技术
轴向应变 径向应变 泊松系数
y
Δl F l0 AE E
x
r r0 Δr F r0 r0 AE
y x
反映物质形变程度， 反映物质弹性特征（0.2 ~ 0.4）， E是材料的弹性模量. E钢=2.0*1011N/m2 E铝=0.7*1011N/m2
在AB，BC两个臂上分别接上工作片，温度影响将互相抵消。
4
3
U
BD
E R1 4 R1
R R
3
3
EK 4
1 2
对臂测量
传感器及检测技术
在AB，CD两个臂上接工作片，BC，DA接温度补偿 片。四个臂的电阻同处一个温度场，温度影响相互抵消。
传感器及检测技术
电阻相对变化量为：
l
dR dL d dA R L A
2r 2(r-dr)
F 若电阻丝是圆形的， 则A=πr ²,对r 微分 得dA=2πr dr，则： l+ dl
金属丝的应变效应
dA 2rdr dr 2 2 A r r
传感器及检测技术
令
dL y — —金属的轴向应变 L dr x — —金属的径向应变 r
E R1 R2 R3 R4 EK U DB （ ） U DB 4 1 2 3 4 4 R1 R2 R3 R4
读
1
2
3
4
式中： 1、 2、 3、 4分别代表四个应变片所感受的应变值，
电阻应变片式传感器及应用
S
L
L L 2 S S S
L 应变： L 引入两个概念 D D 泊松比： L L
R L S R L S
2DD S S 4 4 S D 2 S D
R1 U U R1 1 2 R R1 2 4 R 1 R1 2R
R R1 1 1 R1 1 2R R1 0 2R
U o
U R1 4 R
以上说明：单臂工作时，输出电压与应变片电阻变化率之间是近
似的线性关系，实际上是非线性关系。这会带来非线性误差。
压阻式固态压力传感器
利用扩散工艺制作的四个 半导体应变电阻处于同一硅片 上，工艺一致性好，灵敏度相 等，漂移抵消，迟滞、蠕变非 常小，动态响应快。
压阻式固态压力传感器的隔离、承压膜片
隔离、承压膜片 可以将腐蚀性的气体、 液体与硅膜片 隔离开 来。
p 压阻式固态 压力传感器
内部结构
信号处 理电路
导体的电阻随着机械变形而发生变化的现象， 称为电阻应变效应
金属应变片有:丝式和箔式 优点:稳定性和温度特性好. 缺点:灵敏度系数小.
应变效应：
受外力F作用 应力 L，S， R
dR dL L d L dS 对R按应力 求全微分得： 2 d S d S d S d
r r t t 若半导体只沿纵向受应 力，则 r E 式中： r t 纵向、横向压阻系数 E 半导体弹性模数
R (1 2 r E ) r E R
r t 纵向、横向应力 纵向应变
' ' R1' R1 1，R2 R2 1，R3' R3 1，R4 R4 1，
《电阻应变式传感器》课件
03
电阻应变式传感器的测量电路
直流电桥测量电路
优点
简单、可靠、稳定性好。
缺点
对温度变化敏感，需要采取温度 补偿措施。
交流电桥测量电路
优点
对直流电源的稳定性要求较低，可以减小电源波动对测量结 果的影响。
在工业生产过程中，电阻应变式压力传感器被广泛应 用于压力控制、流量控制等场合，如气瓶压力监测、 管道压力监测等。
汽车行业
汽车发动机、气瓶、刹车系统等都需要用到压力传感 器，来监测和控制各种气体和液体的压力。
位移传感器的应用实例
自动化生产线
在自动化生产线上，位移传感器被用来检测和控制系 统中的物体位置，如机器人手臂的定位、传送带的物 体位置检测等。
电阻应变式传感器
目 录
• 电阻应变式传感器简介 • 电阻应变式传感器的类型与特性 • 电阻应变式传感器的测量电路 • 电阻应变式传感器的误差来源与补偿方法 • 电阻应变式传感器的应用实例
01
电阻应变式传感器简介
定义与工作原理
定义
电阻应变式传感器是一种将应变转换为电阻变化的传感器，通过测量电阻的变 化来测量受力状态。
总结词
半导体应变式传感器具有高灵敏度、 低温度系数和良好的线性等优点。
详细描述
半导体应变式传感器利用半导体的压 阻效应，即当半导体受到外力作用时 ，其电阻值会发生变化。这种传感器 常用于测量加速度、压力和振动等物 理量。
陶瓷电阻应变式传感器
总结词
陶瓷电阻应变式传感器具有耐高温、耐 腐蚀、高绝缘性和良好的稳定性等特点 。
电阻应变式传感器实验
③ 用实验仪音频振荡器输出频率为 5KHZ/2Vp-p激励电压，必须从LV插 口输出，作为交流电桥供桥电压。
④ 用示波器的“CH1”接相敏检波器的调制信号输入端“4”，“CH2”接相敏检波器的载波 信号输入端“5”，调整移相器，使其两信号的波形同相，若此时系统输出不为零，重新反 复调整w1,w2及移相器，以确保系统输出为零，且移相器的输出与相敏检波器的输入信号 同相。
R1 R2 R3 R4
R5
RX
R6
R7
RW1
RW2
C
2）差分放大器电路单元
差动放大器也是一个电路模块，它是由集成运算放大器组成的增益可调的 交直流放大器。可以接成同向、反相放大器，增益可达1～100倍。差动放大 器就其功能来说，是放大两个输入信号之差。由于它在电路和性能方面有着 许多的优点，因此成为集成运放的主要组成单元。此差动放大器模块主要由 运放OP-07组成，它的电路原理如图所示：
3、电阻应变式传感器的用途与特点
主要用于：能转化成形变的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速 度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。其主 要特点是：① 结构简单，使用方便，性能稳定、可靠；② 灵敏度高，频率
响应特性好，适合于静态、动态测量. ③ 环境适应性好，应用领域广泛。
⑤在应变传感器的托盘上放置一只砝码（20克），读取数显表数值，依次增加砝 码和读取相应的数显表值，直到160-200g砝码加完。记下实验结果填入表，关 闭电源。
⑥ 根据实验测量结果，计算出全桥灵敏度S，并作出V—X关系曲线。
重量 交流全桥 （克）
20 40 60 100 120 140 160 180 200
弹
应
性
变
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- 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)。
F
F
各种悬臂梁
桥式传感器
悬臂梁式传感器
铝合金传感器
S型拉压传感器
电阻式传感器
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
3.2 电阻式传感器 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
3.2 电阻式传感器
电阻应变式传感器实例
• 分类： 光电传感器、热电传感器、 电阻传感器、电感传感器、 压电传感器、霍尔传感器、 声敏传感器、湿敏传感器等等。
电阻应变式传感器： 众多的传感器中，有一大类是通过电阻
参数的变化来实现非电量电测目的的，它们 统称为电阻式传感器。
分为：金属箔式和半导体电阻应变片
应变式荷重传感器外形
磅秤
超市打印秤
电子天平
电子天平的精度 可达十万分之一
电子秤的特点
1.实现远距离操作; 2.实现自动化控制;
3.数字显示直观、减小人为误差; 4.准确度高、
分辩率强;
5.称量范围广;
6.特有功能：扣重、预扣
重、归零、累计、警示
7.维护简单; 8.体积小;
9.安装、校正简单; 10.特种行业，可接打印机 或电脑驱动;
11.智能化电子秤，反应快，效率高
…….
案例：玩具机器人（广州中鸣数码 ）
原理：电机->转角 ->电位器 ->电阻
电阻式传感器
电阻应变式传感器的应用：测力
应变片在悬臂梁上的粘贴及变形
汽车衡称重系统
Hale Waihona Puke 4.2 应变片的种类、材料及粘贴
4.2.1 金属电阻应变片的种类
引线
覆盖层 基片
b
l 电 阻 丝式 敏 感 栅
人体秤
电子秤
远距离 显示