专题三 电阻应变式传感器（教案）-浙江省职教高《传感器及应用》第2版-讲练测

专题三. 电阻应变式传感器（讲义）-《传感器及应用》第2版专题复习讲练测 [考纲要求] 1. 理解电阻应变式传感器的工作原理，包括应变导致电阻变化的基本原理和应变测量的过程。 2. 能够描述电阻应变式传感器的主要特点，如灵敏度、温度补偿、寿命和线性度，并理解这些特点对传感器性能的影响。 3. 熟悉电阻应变式传感器的连接方式，包括四线制和六线制连接方式，并能够说明它们的优缺点以及适用场景。 4. 理解电阻应变式传感器与电桥电路的关系，能够简要解释电桥电路的作用和在应变测量中的应用。 [课时安排] 2课时 [知识梳理] 1. 应变效应 导体或半导体材料在外界力作用下产生机械变形，其电阻值发生变化的现象称为应变效应。电阻应变片就是利用这一现象而制成的。用应变片测试时，将应变片粘贴在试件表面，当试件受力变形后，应变片上的电阻丝也随之变形，从而使应变片电阻值发生变化，再通过测量转换电路转换成电压或电流的变化。电阻丝应变片是目前应用很广的一种电阻应变片。图2-1 所示是电阻丝应变片结构示意图。它覆盖层是用直径约为 0.025 mm 的具有高电阻率的电阻丝马出线制成的。为了获得高的电阻值，电阻丝排成栅网状，并粘贴在绝缘基片上，线栅上面粘贴有覆盖层(保护用)，电阻丝两端焊有引出线。图中I称为应变片的标距或工作基长，b 称为应变片基宽，电阻丝为应变片的使用面积。应变片规格一般以使用面积或电阻值表示，如3mmx10 mm或1202。 2. 应变片的结构类型应变片可分为金属应变片和半导体应变片。前者可分为金属丝式、箔式、薄膜式三种，图2-2 为几种不同类型的电阻应变片。金属丝式应变片使用最早，有纸基、胶基之分。 (a)丝式应变片 应变丝或半导体 (b)式应片图 2-2 常见的几种应变片 (c) 半导体应变片 金属箔式应变片是采用光刻、腐蚀等工艺制成的一种箔栅，箔的厚度一般为 0.003 ~0.01 mm，如图2-2b 所示。金属箱式电阻应变片由于它有散热好、允许通过较大电流、横向效应小、疲劳寿命长、柔性好，并可做成基长很短或任意形状、工艺上适于大批量生产等优点，因此得到广泛的应用，已逐渐代替丝式应变片。金属薄膜应变片主要是采用真空蒸镀技术，在薄的绝缘基片上蒸镀金属材料薄膜，最后加保护层形成，它是近年来薄膜技术发展的产物。半导体应变片是用半导体材料作敏感栅而制成的。其主要优点是灵敏度高，横向效应小，易集成，与计算机接口方便;主要缺点是灵敏度的热稳定性差，电阻与应变间非线性严重，在使用时，需要采用温度补偿及非线性补偿措施。 3. 测量转换电路 常规应变片的电阻变化范围很小，因而测量转换电路应当能精确地测量出这些小的电阻变化。在应变式传感器中，最常用的是桥式电路，按电源性质不同可有交流电桥、直流电桥两 类;按桥臂工作数量可分为单臂工作桥、半桥和全桥。下面以直流电桥为例分析其工作原理及特性。 [真题练讲] 1.(2010年浙江省统一考试) 应用于自动门系统的红外线传感器属于哪种类型的光电传感器？ A. 接近传感器 B. 距离传感器 C. 光电开关 D. 光敏电阻 解析：B. 距离传感器。红外线传感器属于一种距离传感器，主要用于自动门系统中，用来检测人或物体与门之间的距离。 2.(2010年山东省统一考试) 光电传感器在工业生产中的主要作用是什么？ A. 实现自动化控制 B. 检测光强度 C. 监测电路 D. 控制电流 解析：A. 实现自动化控制。光电传感器在工业生产中的主要作用是实现自动化控制，通过检测和测量光信号来触发和控制各种设备和系统的运行。 3.(2018年青海省统一考试) 以下哪种光电传感器可以测量物体的距离？ A. 光敏电阻 B. 光磁传感器 C. 光电开关 D. 光电编码器 解析：C. 光电开关。光电开关是一种可以测量物体距离的光电传感器，通过检测光束被物体遮挡的情况来判断物体距离的远近。 4.(2016年青海省统一考试) 光电传感器是通过什么原理工作的？ A. 光电效应 B. 电磁感应 C. 磁电效应 D. 感光效应 解析：A. 光电效应。光电传感器是通过光电效应原理工作的，利用光能转换为电能来实现对光信号的检测和测量。 5.(2014年吉林省统一考试) 以下哪项是电阻应变式传感器的主要优点？ A. 灵敏度高 B. 可扩展性好 C. 抗干扰能力强 D. 适用于高温环境 解析：C. 抗干扰能力强。电阻应变式传感器具有抗干扰能力强的优点，能够稳定地测量目标物体的应变信息。 [限时练讲] 1．电阻应变式传感器是通过测量物体的哪个属性来实现测量？ A. 电阻值 B. 温度 C. 电流 D. 电压 解析：A. 电阻值。电阻应变式传感器是通过测量物体的电阻值来实现测量的。 2．电阻应变式传感器的工作原理是基于材料的哪个特性？ A.