专题三 电阻应变式传感器与热电阻传感器（课件）-山东省职教高考《传感器及应用》（高教版）专题复习讲练测

专题三.电阻应变式传感器与热电阻传感器 《传感器及应用》（高教版） 专题复习讲练测 1 目录 01 考纲解读 03 考题讲解 05 归纳小结 02 知识点梳理 04 课内练习 2 常见考点： 1. 电阻应变式传感器工作原理：利用应变效应，即物体在受力作用下产生微小形变导致电阻值变化，间接测量受力大小。 2. 应变片的种类与结构：主要包括薄膜式和网格式两种，分别适用于小应变测量和大应变测量。 3. 热电阻传感器工作原理：利用金属或半导体材料的电阻随温度变化的特性，通过测量电阻值来间接测量温度。 4.温度补偿作用：由于温度变化会影响传感器测量的准确性，温度补偿技术用于校正测量结果，确保在不同温度下的稳定性和精度。 一.考纲解读 3 一.考纲解读 考试要求 01 2.掌握应变片的类型、特点以及正确的粘贴方法。 02 3.熟悉热电阻传感器的温度补偿原理和实际应用，理解温度对测量结果的影响及如何补偿。 03 1.能够理解和描述电阻应变式传感器和热电阻传感器的工作原理及其应用。 4 易考题型： 1. 选择题：能够理解和描述电阻应变式传感器和热电阻传感器的工作原理及其应用。 2. 解答题：掌握应变片的类型、特点以及正确的粘贴方法。 3. 应用题：熟悉热电阻传感器的温度补偿原理和实际应用，理解温度对测量结果的影响及如何补偿。 一.考纲解读 5 知识点思维导图 二.知识点梳理和重点概念复习 6 知识点梳理： 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。 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基片制成的。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。 二.知识点梳理和重点概念复习 7 知识点梳理： 应变片的种类、结构与粘贴 1.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。 二.知识点梳理和重点概念复习 8 知识点梳理： 2.应变片的粘贴 （1）应变片是通过粘合剂粘贴到试件上的，粘合剂的种类很多，选用时要根据基片材料、工作温度、潮湿程度、稳定性、粘贴时间，是否加温加压等多种因素合理选择粘合剂。 （2）应变处的粘贴质量直接影响应变测量的精度，必须十分注意。应变片的粘贴工艺包括:试件贴片处的表面处理、贴片位置的确定、应变片的粘贴、固化等。 （3）应变片引出线的选择取决于电阻率的大小、焊接方便程度、可靠性及耐腐蚀性。引出线一般多是直径为 0.15 ~0.3 mm 的镀锡软铜线。使用时，应变片粘贴连接好后，常把引出线与连线电缆用胶布固定起来，以防止导体摆动时折断应变片引线，然后在应变片上涂一层防护层，以防止大气对应变片的侵蚀，保证应变片长期工作的稳定性。 二.知识点梳理和重点概念复习 9 知识点梳理： 应变片主要技术参数 二.知识点梳理和重点概念复习 10 知识点梳理： 热电阻的主要技术性能 热电阻主要是利用电阻随温度变化而变化这一特性来测量温度的。 二.知识点梳理和重点概念复习 11 知识点梳理： 热敏电阻 热敏电阻是近年来出现的一种新型半导体测温元件。一般按温度系数可分为负温度系数热敏电阻(NTC)、正温度系数热敏电阻 (PTC) 和临界温度系数热敏电阻 (CTR)。这三类热敏电阻的电阻率p与温度的变化曲线如图 2-11 所示。从图中可以看出，这些曲线都呈非线性。NTC 热敏电阻生产最早，最成熟，使用范围广。最常见的是由金属氧化物组成的，如锰钻、铁、镍、铜等中的两三种氧化物混合烧结而成。PTC 热敏电阻最常用的是在铁酸陶瓷中加人施主杂质，以增大电阻温度系数。CTR 热敏电阻是一种具有开关特性的负温度系数热敏电阻，当外界温度达到阻值急剧转变温度时，引起半导体与金属之间的相变，利用这种特性可制成热保护开关。 二.知识点梳理和重点概念复习 12 知识点梳理： 热敏电阻除按温度系数区分外，还有以下三种分类方法:按结构形式可分为体型、薄膜型、厚膜型三种;按工作方式可分为直热式、旁热式、延迟电路三种;按工作温度区可分为常温区 (-60 C200 C)、高温区 (>200 C)、低温区热敏电阻。热敏电阻可根据使用要求封装加工成各种形状，如珠状、片状、杆状、锥状、针状等的探头，如图 2-12 所示。 二.知识点梳理和重点概念复习 13 知识点梳理： 几种常用的热敏电阻型号及其主要参数 二.知识点梳理和重点概念复习 14 重点概念复习： 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。 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。 3.热敏电阻：热敏电阻是近年来出现的一种新型半导体测温元件。一般按温度系数可分为负温度系数热敏电阻(NTC)、正温度系数热敏电阻 (PTC) 和临界温度系数热敏电阻 (CTR)。 4.半导体热电阻传感器：热敏电阻传感器应用范围广，具有尺寸小、响应速度快、灵敏度高优点。 二.知识点梳理和重点概念复习 15 1. 以下哪项不是热电阻传感器的优点之一？ A. 响应速度快 B. 精度高 C. 稳定性好 D. 耐高温 解析：A. 响应速度快。相比于其他传感器如光电传感器或压力传感器，热电阻传感器的响应速度通常较慢。 三.常考习题练习与讲解 选择题 16 2.热电阻传感器通常使用哪种材料制成？ A. 铜 B. 铝 C. 半导体材料 D. 金属材料 解析：D. 金属材料。热电阻传感器通常使用金属材料制成，如铂、镍等，因其电阻随温度变化的特性而被广泛应用于温度测量中。 三.常考习题练习与讲解 选择题 17 3.以下哪种传感器不属于电阻应变式传感器的应用场景？ A. 压力传感器 B. 温度传感器 C. 加速度传感器 D. 光强度传感器 解析：D. 光强度传感器。电阻应变式传感器主要用于测量力、扭矩、压力和重量等力学量，不涉及光强度的测量。 三.常考习题练习与讲解 选择题 18 4.热电阻传感器的响应速度通常受哪些因素影响？ A. 材料的种类 B. 安装位置 C. 温度范围 D. 驱动电压 解析：A. 材料的种类。热电阻传感器的响应速度受到使用的材料种类的影响，不同材料具有不同的响应速度特性。 三.常考习题练习与讲解 选择题 19 5.应变片的结构类型主要包括以下哪两种？ A. 薄膜式应变片和光纤应变片 B. 片式应变片和网格式应变片 C. 弹性波片和液体应变片 D. 半导体应变片和金属应变片 解析：B. 片式应变片和网格式应变片。应变片的结构类型主要有片式应变片和网格式应变片，它们在应变测量中有不同的应用特点和适用场合。 三.常考习题练习与讲解 选择题 20 6.电阻应变式传感器在测量力时常见的安装方式是？ A. 悬挂式安装 B. 表面粘贴安装 C. 嵌入式安装 D. 固定式安装 解析：B. 表面粘贴安装。电阻应变式传感器常通过将应变片粘贴在受力部件的表面来进行力的测量，这种安装方式常见且有效。 三.常考习题练习与讲解 选择题 21 7.热电阻传感器主要利用以下哪种物理效应来测量温度？ A. 磁电效应 B. 光电效应 C. 热电效应 D. 压电效应 解析：C. 热电效应。热电阻传感器主要利用材料的电阻随温度变化而变化的热电效应来测量温度。 三.常考习题练习与讲解 选择题 22 8.热电阻传感器在高温环境中常见的材料有： A. 铜 B. 镍合金 C. 铝 D. 铁 解析：B. 镍合金。热电阻传感器在高温环境中常使用镍合金等材料，因其稳定的温度特性和耐高温性能。 三.常考习题练习与讲解 选择题 23 1. 金属热电阻传感器的工作原理基于金属材料的______变化。 答案与解析： 金属热电阻传感器的工作原理基于金属材料电阻随温度变化而线性变化的特性。 2.热电阻传感器的精度常受______影响。 答案与解析： 热电阻传感器的精度常受温度补偿和线性度影响，尤其在广泛温度范围内测量时更为重要。 三.常考习题练习与讲解 填空题 24 3.电阻应变式传感器的应变片的结构类型包括______和______。 答案与解析： 电阻应变式传感器的应变片的结构类型包括片式应变片和网格式应变片，根据具体测量需求选择合适的结构类型。 4.热电阻传感器适用于需要______测量的场合。 答案与解析： 热电阻传感器适用于需要高精度和稳定性的温度测量场合，例如在科学实验、工业过程控制和医疗设备中广泛应用。 三.常考习题练习与讲解 填空题 25 1. 半导体热电阻传感器的响应速度较慢。（ ） 答案：错误 解析： 半导体热电阻传感器由于材料特性，响应速度通常较快，适用于需要快速响应的温度测量。 三.常考习题练习与讲解 判断题 2.电阻应变式传感器可以直接测量重量。（ ） 答案：正确 解析： 电阻应变式传感器可以直接测量物体施加的力，进而计算出重量。 三.常考习题练习与讲解 判断题 3.热电阻传感器在不同温度下的电阻变化不是线性的。（ ） 答案：错误 解析： 热电阻传感器的电阻随温度的变化通常是线性的，这使得它们在广泛温度范围内的测量具有较好的准确性。 4.电阻应变式传感器在测量力矩时可以直接安装在受力部件上。（ ） 答案：正确 解析： 电阻应变式传感器可以直接安装在受力部件上，以便测量力矩或力的作用。 三.常考习题练习与讲解 判断题 1.金属热电阻传感器的优点是什么？ 解析： 金属热电阻传感器因其响应快速、稳定性好和线性度高，通常具有较高的测量精度，适用于需要高精度和稳定性的温度测量场合。 四.课内练习与讲解 2.电阻应变式传感器的灵敏度如何影响其测量性能？ 解析： 电阻应变式传感器的灵敏度决定了它对微小变形或应变的响应程度。较高的灵敏度意味着传感器能够检测到更小的力或扭矩变化，从而提高了测量的分辨率和精度。 四.课内练习与讲解 3.半导体热电阻传感器在温度测量中的优势是什么？ 解析： 半导体热电阻传感器响应速度较快，因其材料的热导率较高，适用于需要快速响应的温度测量场合；此外，它们通常比金属热电阻传感器更便宜。 四.课内练习与讲解 4.电阻应变式传感器的应变片如何粘贴影响其测量精度？ 解析： 应变片的粘贴质量直接影响到电阻应变式传感器的测量精度和稳定性。良好的粘贴可以确保应变片有效地传递应变信号，从而提高传感器的测量准确性。 四.课内练习与讲解 5.热电阻传感器在哪些方面受到温度的影响？ 解析： 热电阻传感器的电阻值随温度的变化而变化，因此其测量结果会受到环境温度变化的影响。为了减少这种影响，常常需要进行温度补偿或采取其他措施来提高测量精度。 四.课内练习与讲解 在本节课上，我们深入探讨了电阻应变式传感器与热电阻传感器的重要知识点。电阻应变式传感器利用应变效应来测量力、扭矩、压力和加速度等力学量，其精度和稳定性取决于应变片的选择和正确粘贴技术。热电阻传感器则通过材料电阻随温度变化来测量温度，分为金属热电阻和半导体热电阻两类，各自具备不同的响应速度和精度特性。温度补偿技术在保证测量准确性方面起关键作用。通过理解测量转换电路的设计和功能，我们能够将物理量转换为标准的电信号，便于后续处理与分析。这些传感器在工业与日常生活中都有广泛应用，为实时监测与控制提供了重要支持。深入了解与实践选择合适的传感器类型与安装方式，对提高测量精度至关重要。 五.课程小结 重点复习知识点： 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。 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。 3.热敏电阻：热敏电阻是近年来出现的一种新型半导体测温元件。一般按温度系数可分为负温度系数热敏电阻(NTC)、正温度系数热敏电阻 (PTC) 和临界温度系数热敏电阻 (CTR)。 4.半导体热电阻传感器：热敏电阻传感器应用范围广，具有尺寸小、响应速度快、灵敏度高等优点。 五.课程小结 感谢观看 $$