第 ２ 章 　压 力 传 感 器（课件）- 《传传感器与检测技术》同步教学（北京理工版）

第 ２ 章 　压 力 传 感 器 ２. １　电 阻 应 变 式 传 感 器 ２. ２　压 电 式 传 感 器 ２. ３　压 阻 式 传 感 器 返回 1 ２. １　电 阻 应 变 式 传 感 器 ２. １. １　电 阻 应 变 效 应 导 体 或 半 导 体 材 料 在 外 力 的 作 用 下 ， 会 产 生 机 械 变 形 ， 其 电 阻 值 也 将 随 之 发 生 改 变 ， 这种 现 象 称 为 应 变 效 应 。 以 金 属 电 阻 丝 为 例 说 明 这 种 效 应 ， 设 金 属 电 阻 丝 的 长 度 为 ｌ， 横 截 面积 为 Ｓ， 半 径 为 ｒ， 电 阻 率 为 ρ， 它 的 电 阻 值 Ｒ 可 以 表 示 为 ： 当 金 属 丝 的 长 度 方 向 受 到 拉 伸 力 或 压 缩 力 的 时 候 ， 式 （ ２ －１） 的 三 个 参 数 都 发 生 变 化 ，从 而 使 阻 值 发 生 变 化 ， 通 过 实 验 可 以 证 明 ， 金 属 丝 的 电 阻 变 化 率 ΔＲ／ Ｒ 与 电 阻 丝 的 纵 向 应 变ε 呈 线 性 关 系 ， 即 ： 下一页 返回 ２. １　电 阻 应 变 式 传 感 器 ２. １. ２　电 阻 应 变 片 的 结 构 和 类 型 电 阻 应 变 片 的 结 构 大 体 相 同 ， 如 图 ２ － １ 所 示 。 图 中 数 字 １ 为 电 阻 丝 ， 也 称 为 敏 感 栅 ，它 是 应 变 片 的 核 心 部 分 ， 是 粘 在 绝 缘 的 基 底 上 的 ； 再 在 其 上 面 粘 上 覆 盖 层 ， 覆 盖 层 也 称 为 盖片 ， 主 要 起 到 保 护 作 用 ； 电 阻 丝 两 端 引 出 的 导 线 ， 称 为 引 线 。 上一页 下一页 返回 ２. １　电 阻 应 变 式 传 感 器 ２. １. ３　电 阻 应 变 式 传 感 器 测 量 电 路 电 阻 应 变 片 把 机 械 应 变 信 号 转 换 为 电 阻 的 变 化 ΔＲ 后 ， 由 于 应 变 量 及 相 应 电 阻 变 化 一 般都 很 微 小 ， 难 以 直 接 精 确 测 量 ， 且 不 便 处 理 ， 因 此 ， 要 采 用 转 换 电 路 把 电 阻 应 变 片 的 电 阻 变化 转 换 成 电 压 或 电 流 变 化 。 其 转 换 电 路 常 用 测 量 电 桥 表 示 ， 有 直 流 电 桥 和 交 流 电 桥 之 分 ， 如图 ２ －２ （ ａ） 所 示 为 直 流 电 桥 电 路 ， 电 桥 电 路 依 据 桥 臂 的 电 阻 变 化 情 况 可 分 为 单 臂 电 桥 、 双臂 半 桥 和 四 臂 全 桥 电 路 ， 分 别 如 图 ２ －２ （ ｂ） 、 （ ｃ） 、 （ ｄ） 所 示 。 上一页 下一页 返回 ２. １　电 阻 应 变 式 传 感 器 直 流 电 桥 的 特 点 是 信 号 不 会 受 各 元 件 和 导 线 的 分 布 电 感 及 电 容 的 影 响 ， 抗 干 扰 能 力 强 ，但 因 机 械 应 变 的 输 出 信 号 小 ， 要 求 用 高 增 益 和 高 稳 定 性 的 放 大 器 将 信 号 放 大 。 电 桥 电 路 的 输出 电 压 为 ： 当 电 桥 输 出 端 接 无 穷 大 负 载 电 阻 时 ， 可 视 输 出 端 为 开 路 ， 即 只 有 电 压 输 出 。 设 输 入 电 压为 Ｅ， 当 忽 略 电 源 的 内 阻 时 ， 由 分 压 原 理 有 ： 上一页 下一页 返回 ２. １　电 阻 应 变 式 传 感 器 １. 单 臂 电 桥 单 臂 电 桥 测 量 电 路 如 图 ２ －３ 所 示 。 图 中 ， Ｒ １ 为 应 变 片 ， Ｒ ２ 、 Ｒ ３ 、 Ｒ ４ 为 固 定 电 阻 。 单 臂电 桥 的 输 出 电 压 为 ： ２. 双 臂 半 桥 双 臂 半 桥 测 量 电 路 如 图 ２ －４ 所 示 。 图 中 ， Ｒ １ 、 Ｒ ２ 为 应 变 片 ， Ｒ ３ 、 Ｒ ４ 为 固 定 电 阻 。 其 中 上一页 下一页 返回 ２. １　电 阻 应 变 式 传 感 器 双 臂 半 桥 的 输 出 电 压 为 ： ３. 四 臂 全 桥 四 臂 全 桥 测 量 电 路 如 图 ２ － ５ 所 示 。 图 中 ， Ｒ １ 、 Ｒ ２ 、 Ｒ ３ 、Ｒ ４ 为 应 变 片 ， Ｒ １ 、 Ｒ ３ 电 阻 变 化 方 向 与 Ｒ ２ 、 Ｒ ４ 电 阻 变 化 方 向 相反 。 则 四 臂 电 桥 的 输 出 电 压 为 ： 上一页 下一页 返回 ２. １　电 阻 应 变 式 传 感 器 ２. １.