金属膜式热敏电阻在压力传感器中的应用
电阻式传感器及其应用
• 任务1 电位器电阻式传感器 • 任务2 弹性敏感元件 • 任务3 电阻应变式传感器 • 任务4 固态压阻式传感器
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课题2 电阻式传感器及其应用
• 任务5 热电阻传感器 • 任务6 气敏和湿敏电阻传感器 • 任务7 电阻式传感器项目实训—热敏电阻制作的
电冰箱温度超标指示器
• 而A1、 C1方向上的应变系数值与式(2-12)相等，但符号相反。
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任务2 弹性敏感元件
• 2.2.4变换压力的弹性敏感元件
• 在工业生产中，经常需要测量气体或液体的压力。变换压力的弹性敏 感元件形式很多，如图2-16所示。由于这些元件的变形计算复杂，故 本节只对它们定性的分析。
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任务2 弹性敏感元件
• 3.悬臂梁 • 悬臂梁是一端固定、一端自由的弹性敏感元件。它的特点是灵敏度高。
它的输出可以是应变，也可以是挠度(位移)。由于它在相同力作用下 的变形比等截面轴及圆环都大，所以多应用于较小力的测量。根据它 的截面形状，又可以分为等截面悬臂梁和等强度悬臂梁。 • (1)等截面悬臂梁 • 图2-15(h)为等截面悬臂梁的侧视图及俯视图。当力F以如图2-15(h)所 示的方向作用于悬臂梁的末端时，梁的上表面产生应变，下表面也产 生应变。
• 等截面轴的特点是加工方便，加工精度高，但灵敏度小，适用于载荷 较大的场合。
• 空心轴如图2-15(b)所示，它在同样的截面积下，轴的直径可加大， 可提高轴的抗弯能力。
• 当被测力较大时，一般多用钢材料制作弹性敏感元件，钢的弹性模量 约为2x1011 N/m2。当被测力较小时，可用铝合金或铜合金。铝的弹 性模量约为0. 7 x 1011N/m2。材料越软，弹性模量也越小，其灵敏度 也越高。
金属膜的原理和应用
金属膜的原理和应用1. 金属膜的定义金属膜是将金属材料沉积于基片表面形成的一层薄膜。
金属薄膜的厚度通常在纳米到微米级别之间。
金属膜具有良好的导电性、导热性和光学性能，被广泛应用于电子器件、光学器件等领域。
2. 金属膜的制备方法金属膜的制备方法主要包括物理法和化学法。
2.1 物理法物理法制备金属膜主要有蒸发法、溅射法和电镀法等。
•蒸发法：将金属材料加热至蒸发温度，使其蒸发成气体，然后在基片表面冷凝形成薄膜。
•溅射法：通过将金属靶材置于真空室中，用离子束轰击靶材，使其表面的金属原子脱离并沉积在基片表面。
•电镀法：利用电解质溶液中的金属离子，在基片表面通过电化学反应沉积金属膜。
2.2 化学法化学法制备金属膜主要有电化学沉积法和溶液法等。
•电化学沉积法：利用电解质溶液中的金属离子，通过施加电压或电流，在基片表面发生电化学反应沉积金属膜。
•溶液法：将金属盐溶解在溶液中，再通过还原剂还原成金属离子并沉积在基片表面形成金属膜。
3. 金属膜的应用领域金属膜由于其独特的性能，在许多领域中找到了广泛的应用。
3.1 电子器件领域•半导体器件：金属膜被用作电子器件的导电层，如金属膜电极用于晶体管、电容器等器件。
•显示器件：金属膜被用作显示器设备的导电层，如ITO (Indium Tin Oxide) 薄膜透明导电层在液晶显示器中的应用。
•电子线路：金属膜作为电子线路中的导线、接插件等元件的材料，用于实现电路连接。
3.2 光学器件领域•抗反射膜：利用金属膜的光学特性，制备抗反射膜，提高光学器件的透射率。
•激光器：金属膜可以作为激光器的反射镜或透镜，对激光进行对束、调谐等操作。
•光学微结构：通过金属膜的几何形状和材料选择，构造具有特定光学性质的微结构，如光学过滤器、光学波导等。
3.3 传感器领域•热敏电阻：金属膜可用于热敏电阻传感器，检测温度变化。
•光敏电阻：金属膜与光敏材料结合，用于光敏电阻传感器，检测光强度变化。
•气体传感器：金属膜与特定的吸附材料结合，用于气体传感器，检测目标气体浓度。
热敏电阻在日常生活中的应用
热敏电阻在日常生活中的应用20093615559杨娜热敏电阻按照温度系数的不同分为: 正温度系数热敏电阻(简称PTC热敏电阻)负温度系数热敏电阻(简称NTC热敏电阻)主要应用范围包括电磁炉、电压力锅、电饭煲、电烤箱、消毒柜、饮水机、微波炉、电取暖机、工业、医疗、环保、气象、食品加工设备等家用电器的温度控制及温度检测以及办公自动化设备（如复印机、打印机）、仪表线圈、集成电路、石英晶体振荡器和热电偶的等温度检测及温度补偿；1.过液面控制将两只负温度系数热敏电阻置于容器高、低液面安全位置，并施加定值加热电流。
处于底部浸没于液体中的热敏电阻表面温度与周界温度相同，而处于高处暴露于空气中的热敏电阻表面温度则高于周界温度。
若液面淹没高处电阻，使其表面溢度下降阻值增高，判断电路可利用阻值变化而及时通知报警装置，动作电路切断进液管路，起到过液面保护作用。
若液面下降到低位，底部热敏电阻逐渐暴露于空气中，此时表面温度升高阻值下降，判断电路可利用阻值变化而及时通知动作电路打开进液管路供液。
2.温度测量作为测量温度的热敏电阻一般结构简单，价格低廉。
由于本身阻值较大，所以可忽略连接处的接触电阻，并可应用在数千米之外的远距离遥测过程。
3.温度补偿利用负温度特性，可在某些电子装置中起到补偿作用。
当过载而使电流和温度增加时，热敏电阻阻值加大反向下拉电流，起到补偿、保护等作用。
此时应注意热敏电阻需串接在电子线路中。
4.温度拉制在机电保护与控制中，常将临界点热敏电阻串接在继电器控制回路中，当某一设备遇突发性故障发生过载时，引起温度增高。
若达到临界点阻值突然下降，继电器电流超过动作电流额定值而动作，起到切断、保护作用。
5.温度保护热敏电阻在一些设备的功能管理中起着非常关键的作用，如无线话机、笔记本计算机、等。
如果充电电阻很大，这些设备的电池完成充电就会很快。
但同时也会存在过热的危险。
如果过热使得温度超过电池的居里温度，电池的损坏就不能恢复。
各种传感器原理
各种传感器原理1. 光敏传感器原理：光敏传感器利用光电效应将光信号转化为电信号。
当光照射到光敏传感器上时，光能量激发光敏材料中的电子，使其跃迁到导带中，产生电流。
根据光敏材料的不同，光敏传感器可分为光电二极管、光敏电阻、光敏三极管等。
2. 温度传感器原理：温度传感器基于温度和物理性质之间的关系，如电阻、电压、电流等。
常见的温度传感器有热敏电阻、热电偶、热电阻等。
其中，热敏电阻利用电阻值随温度变化的特性，热电偶则利用两种不同金属间的热电效应产生的电势差与温度成正比。
3. 压力传感器原理：压力传感器通过测量物理上施加在其上的压力，将压力量化为电信号输出。
常见的压力传感器有压阻式、电容式和磁敏式传感器。
压阻式传感器利用电阻随受力点表面形变而改变的原理，电容式传感器则利用振动膜片上电容的变化，而磁敏式传感器则是通过感应磁场的变化来测量压力。
4. 湿度传感器原理：湿度传感器通过测量空气中的水汽含量来获得湿度信息。
常见的湿度传感器有电容湿度传感器、电阻湿度传感器和化学湿度传感器。
其中，电容湿度传感器利用介质吸湿后导致电容变化的原理，电阻湿度传感器则是通过测量材料电阻随湿度变化情况来获得湿度值，化学湿度传感器则是基于湿度与某种化学物质反应而改变电信号输出。
5. 加速度传感器原理：加速度传感器通过测量被测物体的加速度，将加速度转化为电信号输出。
加速度传感器主要分为压电式和微机械式（MEMS）两种。
压电式传感器利用压电效应，将受力物体的压力转化为电荷输出。
微机械式传感器则是通过微机械结构的变形或振动来感应加速度，并转化为电信号。
6. 磁力传感器原理：磁力传感器通过测量磁场的强度和方向来获得磁力信息。
常见的磁力传感器有霍尔效应传感器、磁电传感器和磁敏电阻传感器。
霍尔效应传感器利用材料中的霍尔电压随磁场变化的原理，磁电传感器则基于磁致伸缩效应产生电信号输出，磁敏电阻传感器则是根据材料磁阻随磁场变化的特性来测量磁力值。
5.1 金属应变式传感器
2、应变片的结构与材料
由敏感栅1、基底2、盖片3、引线4和粘结剂等组 成。这些部分所选用的材料将直接影响应变片的性能。 因此，应根据使用条件和要求合理地加以选择。
4 3 b 2 1 l
栅长 栅宽
（1） 敏感栅 ）
电阻应变片结构示意图
由金属细丝绕成栅形。电阻应变片的电阻值为60 、 120 、200 等多种规格，以120 最为常用。应变片栅 长大小关系到所测应变的准确度，应变片测得的应变大 小是应变片栅长和栅宽所在面积内的平均轴向应变量。
图 3 3 常 用 应 变 片 的 形 式 -
4、 温度误差及其补偿 、 （1） 温度误差 ）
用作测量应变的金属应变片，希望其阻值仅随应 变变化，而不受其它因素的影响。实际上应变片的阻 值受环境温度(包括被测试件的温度)影响很大。由于环 境温度变化引起的电阻变化与试件应变所造成的电阻 变化几乎有相同的数量级，从而产生很大的测量误差， 称为应变片的温度误差，又称热输出。因环境温度改 变而引起电阻变化的两个主要因素： 应变片的电阻丝(敏感栅 具有一定温度系数； 敏感栅)具有一定温度系数 应变片的电阻丝 敏感栅 具有一定温度系数； 电阻丝材料与测试材料的线膨胀系数不同。 电阻丝材料与测试材料的线膨胀系数不同。
（2） 温度补偿（自补偿法和线路补偿法） ） 温度补偿（自补偿法和线路补偿法） ① 单丝自补偿应变片
单丝自补偿应变片的优点是结构简单，制造和使 用都比较方便，但它必须在具有一定线膨胀系数材料 的试件上使用，否则不能达到温度自补偿的目的。
②双丝组合式自补偿应变片
是由两种不同电阻温度系数（一种为正值，一种为负 值）的材料串联组成敏感栅，以达到一定的温度范围 内在一定材料的试件上实现温度补偿的，如图。这种 应变片的自补偿条件要求粘贴在某种试件上的两段敏 两段敏 感栅，随温度变化而产生的电阻增量大小相等，符号 感栅， 随温度变化而产生的电阻增量大小相等， 相反，即 相反，
压电薄膜传感器工作原理以及应用
压电薄膜传感器工作原理以及应用压电薄膜拥有独一无二的特性，作为一种动态应变传感器，非常适合应用于人体皮肤表面或植入人体内部的生命信号监测。
一些薄膜元件灵敏到足以隔着外套探测出人体脉搏。
本文将着重介绍几种压电薄膜在生命特征监护方面的典型应用。
工作原理当你拉伸或弯曲一片压电聚偏氟乙烯PVDF高分子膜（压电薄膜），薄膜上下电极表面之间就会产生一个电信号（电荷或电压），并且同拉伸或弯曲的形变成比例。
一般的压电材料都对压力敏感，但对于压电薄膜来说，在纵向施加一个很小的力时，横向上会产生很大的应力，而如果对薄膜大面积施加同样的力时，产生的应力会小很多。
因此，压电薄膜对动态应力非常敏感，28μm厚的PVDF的灵敏度典型值为10~15mV/微应变（长度的百万分率变化）。
使用‘动态应力’这个术语是因为形变产生的电荷会从与薄膜连接的电路流失，所以压电薄膜并不能探测静态应力。
当需要探测不同水平的预应力时，这反而成为压电薄膜的优势所在。
薄膜只感受到应力的变化量，最低响应频率可达0.1Hz。
压电薄膜传感器简介压电薄膜传感器拥有独一无二的特性，作为一种动态应变传感器，非常适合应用于人体皮肤表面或植入人体内部的生命信号监测。
一些薄膜元件灵敏到足以隔着外套探测出人体脉搏。
工采网将着重介绍几种压电薄膜在生命特征监护方面的典型应用。
压电薄膜传感器工作原理当你拉伸或弯曲一片压电聚偏氟乙烯PVDF高分子膜（压电薄膜），薄膜上下电极表面之间就会产生一个电信号（电荷或电压），并且同拉伸或弯曲的形变成比例。
一般的压电材料都对压力敏感，但对于压电薄膜来说，在纵向施加一个很小的力时，横向上会产生很大的应力，而如果对薄膜大面积施加同样的力时，产生的应力会小很多。
因此，压电薄膜对动态应力非常敏感，28μm厚的PVDF的灵敏度典型值为10~15mV/微应变（长度的百万分率变化）。
使用‘动态应力’这个术语是因为形变产生的电荷会从与薄膜连接的电路流失，所以压电薄膜并不能探测静态应力。
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，
电器中的传感器工作原理
电器中的传感器工作原理电器中的传感器扮演着重要的角色，它们能够将各种物理量或环境信息转化为电信号，为我们提供精准的测量和控制数据。
本文将介绍几种常见的传感器工作原理，包括温度传感器、压力传感器、光电传感器和湿度传感器。
一、温度传感器工作原理温度传感器能够测量物体的温度变化，常见的温度传感器包括热电偶、热敏电阻和红外线传感器。
其中热电偶通过两个不同金属的热电势差来测量温度变化，热敏电阻则是利用材料电阻值与温度相关的特性进行测量，而红外线传感器则是通过接收物体发出的红外线辐射来计算温度。
二、压力传感器工作原理压力传感器用于测量物体或介质的压力大小，常见的压力传感器有电阻式、电容式以及压电式传感器。
电阻式传感器通过物体对电阻的压缩或拉伸程度来测量压力，电容式传感器则是通过介质的介电常数与压力的关系进行测量，压电式传感器则是利用压电效应实现。
三、光电传感器工作原理光电传感器主要用于检测物体的光线变化，常见的光电传感器有光敏电阻、光电二极管以及光电三极管。
光敏电阻通过控制电阻值来检测光线强度的变化，光电二极管和光电三极管则是通过光电效应将光信号转化为电信号。
四、湿度传感器工作原理湿度传感器主要用于测量空气中的湿度水分含量，常见的湿度传感器有电阻式、电容式以及共振式传感器。
电阻式传感器通过控制湿度对电阻值的影响来测量湿度变化，电容式传感器则是利用介质介电常数与湿度的关系进行测量，共振式传感器则是通过湿度对共振频率的影响来计算湿度。
综上所述，电器中的传感器工作原理主要包括温度传感器、压力传感器、光电传感器和湿度传感器。
它们通过各自不同的工作原理将物理量或环境信息转化为电信号，为我们提供准确的测量和控制数据。
随着科技的不断发展，传感器将在电器领域中发挥越来越重要的作用。
传感器的分类和特点
传感器的分类和特点1. 传感器的概述传感器是一种能够将物理量或化学量转化为电信号的装置，用于感知和测量环境中的各种参数。
传感器在各个领域中都有广泛的应用，如工业自动化、医疗设备、环境监测等。
传感器的分类主要根据其工作原理、测量物理量和应用领域来进行。
本文将对常见的传感器分类及其特点进行详细介绍。
2. 传感器的分类2.1 按工作原理分类2.1.1 电阻式传感器电阻式传感器是利用物质的电阻随温度、压力等物理量变化而变化的原理进行测量。
常见的电阻式传感器有温度传感器、压力传感器等。
温度传感器根据热敏材料（如热敏电阻、热敏电容）的特性来测量环境温度。
压力传感器则利用压敏电阻或压敏薄膜测量介质压力。
2.1.2 容抗式传感器容抗式传感器是利用物质的电容随温度、湿度等物理量变化而变化的原理进行测量。
常见的容抗式传感器有湿度传感器、接近开关等。
湿度传感器通过测量介质中水分含量来得知湿度信息。
接近开关则通过测量物体与传感器之间的电容变化来判断物体是否接近。
2.1.3 感应式传感器感应式传感器是利用物质对磁场或电磁波的敏感性进行测量的传感器。
常见的感应式传感器有磁场传感器、光电传感器等。
磁场传感器通过检测磁场的强度和方向来获得相关信息。
光电传感器则是利用光敏元件对光信号的敏感性进行测量，常用于测距、检测物体颜色等。
2.2 按测量物理量分类2.2.1 温度传感器温度传感器广泛应用于各个领域，如工业控制、气象监测、医疗设备等。
常见的温度传感器有热敏电阻（如铂电阻）、热敏电容、热电偶等。
热敏电阻是一种电阻随温度变化的传感器，常用于测量室内温度、液体温度等。
热敏电容则是利用介质的电容随温度变化来测量温度。
2.2.2 压力传感器压力传感器用于测量气体或液体的压力，广泛应用于工业自动化、汽车行业等领域。
常见的压力传感器有压阻式传感器和压电式传感器。
压阻式传感器利用弹性元件（如金属薄膜）的形变来测量压力。
压电式传感器则是利用壳体上附着的压电材料产生电荷来测量压力。
leak sensor工作原理
leak sensor工作原理Leak Sensor是一种用于检测泄漏的设备，它基于一定的原理来实现对液体或气体泄漏的监测。
本文将详细介绍Leak Sensor的工作原理，以及其在实际应用中的意义和优势。
一、Leak Sensor的基本构成和功能Leak Sensor通常由传感器、处理单元和报警系统组成。
传感器负责采集环境中的压力、流量、温度等数据，然后将这些数据传输给处理单元进行分析处理。
处理单元通过特定的算法判断是否存在泄漏，并按照设定的规则触发相应的报警系统。
二、压力传感器原理压力传感器是Leak Sensor中的关键组件之一，它通过测量环境中的压力变化来判断是否有泄漏现象发生。
压力传感器通常采用金属膜片或压阻式传感器来实现对压力的测量。
当周围环境中压力发生变化时，传感器会产生相应的电信号，并将其传送给处理单元进行处理。
三、流量传感器原理流量传感器是Leak Sensor另一个常用的传感器类型，它通过测量液体或气体在管道中的流动情况来判断是否有泄漏现象存在。
流量传感器通常采用超声波或磁性流量计等原理进行测量，当流动介质通过传感器时，传感器会感知到流量变化并传送给处理单元进行分析。
四、温度传感器原理温度传感器在Leak Sensor中也扮演着重要的角色，它可以通过检测环境中的温度变化来判断是否存在泄漏。
温度传感器通常采用热敏电阻或热电偶等原理进行测量，当环境温度发生变化时，传感器会感应到温度变化并将相应的信号传给处理单元。
五、处理单元与报警系统处理单元是对传感器采集的数据进行分析和处理的核心部件。
它根据预设的规则和算法，判断传感器数据中是否存在泄漏的迹象。
一旦检测到泄漏，处理单元会触发报警系统，通常以声音、光线或信息推送的方式向用户发出警告，提醒其采取相应的措施。
六、Leak Sensor在实际应用中的意义Leak Sensor广泛应用于居民楼、工业厂房、实验室、水处理设备等领域，其作用十分重要。