傳感器原理及應(yīng)用第3章力壓力敏傳感器-PPT課件

1、第3章 力/壓力敏傳感器電阻應(yīng)變計(jì)分類：按應(yīng)變片的基底材料可分為：紙基、膠基、浸膠基和金屬基應(yīng)變片。按應(yīng)變片工作的溫區(qū)可分為：低溫、常溫、中溫、及高溫應(yīng)變片。按應(yīng)變片敏感柵所用材料可分為：金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片按應(yīng)變片安裝方法可分為：粘貼式與非粘貼式（張絲式）第3章 力/壓力敏傳感器電阻應(yīng)變計(jì)1.金屬應(yīng)變計(jì)是一種能將機(jī)械構(gòu)件上應(yīng)變的變化轉(zhuǎn)換為電阻變化的傳感器元件。是目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用數(shù)量最多的傳感器元件之一。A.金屬應(yīng)變計(jì)的基本原理金屬導(dǎo)體受外力作用時(shí)發(fā)生機(jī)械形變，導(dǎo)致其阻值大小發(fā)生變化的現(xiàn)象，稱為金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)。金屬導(dǎo)體的電阻：當(dāng)其受外力F時(shí)： 一般材料變形時(shí)，晶格畸變引起電阻率變

2、化，使(d/)/有一定值稱為壓阻系數(shù)，表示材料電阻率隨應(yīng)變的變化，金屬的壓阻系數(shù)很小，可以忽略，則其電阻的相對(duì)變化率與金屬絲縱向應(yīng)變成正比。第3章 力/壓力敏傳感器電阻應(yīng)變計(jì)B.金屬應(yīng)變計(jì)的結(jié)構(gòu)和分類絲式應(yīng)變片(回線式和短接式兩種)第3章 力/壓力敏傳感器電阻應(yīng)變計(jì)B.金屬應(yīng)變計(jì)的結(jié)構(gòu)和分類箔式應(yīng)變片薄膜應(yīng)變片薄膜應(yīng)變片是利用薄膜工藝將應(yīng)變計(jì)材料直接沉積在彈性基底上(0.0011.0um),利用光刻工藝形成應(yīng)變計(jì)圖形。與傳統(tǒng)的粘貼式應(yīng)變計(jì)相比，薄膜應(yīng)變計(jì)具有無(wú)滯后和蠕變、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，適合于用來(lái)制作高內(nèi)阻、小型化、高精度和高穩(wěn)定性的力敏器件C.金屬應(yīng)變計(jì)的參數(shù)應(yīng)變片的電阻值R0靈敏系數(shù)K0第

3、3章 力/壓力敏傳感器電阻應(yīng)變計(jì)C.金屬應(yīng)變計(jì)的參數(shù)機(jī)械滯后蠕變和零漂在一定溫度下，粘好的應(yīng)變計(jì)在一定的機(jī)械應(yīng)變(1000)長(zhǎng)時(shí)間作用下，指示應(yīng)變隨時(shí)間的變化稱為蠕變(Dt),一般要求蠕變應(yīng)小于3 /h,也可用變化率(n= Dt /)來(lái)描述。 零點(diǎn)漂移是粘好的應(yīng)變計(jì)在一定溫度和無(wú)機(jī)械應(yīng)變時(shí)，指示應(yīng)變隨時(shí)間的變化。絕緣電阻：敏感柵與基底間的絕緣電阻應(yīng)大于1010D.溫度和蠕變補(bǔ)償應(yīng)變計(jì)溫度自補(bǔ)償應(yīng)變計(jì)蠕變自補(bǔ)償應(yīng)變計(jì)第3章 力/壓力敏傳感器電阻應(yīng)變計(jì)2.半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)A.半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)當(dāng)半導(dǎo)體材料受到應(yīng)力作用時(shí)，其晶格間距會(huì)發(fā)生變化，使得其電阻率發(fā)生變化，這一現(xiàn)象稱為壓阻效應(yīng)。 半導(dǎo)體材料的

4、電阻在外力作用下的相對(duì)變化與金屬相同，但半導(dǎo)體材料的電阻率的相對(duì)變化與應(yīng)力s成正比，即：式中為材料的壓阻系數(shù)，則：對(duì)于半導(dǎo)體材料，其壓阻系數(shù)很大，G主要由E決定，即GE，一般在50100之間。即：B.壓阻系數(shù)第3章 力/壓力敏傳感器電阻應(yīng)變計(jì)C.半導(dǎo)體應(yīng)變片體型半導(dǎo)體應(yīng)變片一般擴(kuò)散型半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)SOI外延擴(kuò)散型半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)剪切型半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)薄膜型半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)3.應(yīng)變計(jì)的測(cè)量原理和測(cè)量電路A.直流電壓源單臂電橋 n=R1/R2B.半橋差動(dòng)電橋和全橋差動(dòng)電橋當(dāng)R1=R2=R3=R4時(shí)：第3章 力/壓力敏傳感器電阻應(yīng)變計(jì)C. 應(yīng)變片應(yīng)用第3章 力/壓力敏傳感器電阻應(yīng)變計(jì)C. 應(yīng)變片應(yīng)用第3章 力/壓

5、力敏傳感器電阻應(yīng)變計(jì)C. 應(yīng)變片應(yīng)用第3章 力/壓力敏傳感器電阻應(yīng)變計(jì)C. 應(yīng)變片應(yīng)用第3章 力/壓力敏傳感器電阻應(yīng)變計(jì)C. 應(yīng)變片應(yīng)用第3章 力/壓力敏傳感器電阻應(yīng)變計(jì)第3章 力/壓力敏傳感器電阻應(yīng)變計(jì)第3章 力/壓力敏傳感器電阻應(yīng)變計(jì)第3章 力/壓力敏傳感器電阻應(yīng)變計(jì)D. 關(guān)于扭矩測(cè)量通過(guò)測(cè)量軸表面的扭應(yīng)變測(cè)量扭矩第3章 力/壓力敏傳感器電阻應(yīng)變計(jì)D. 關(guān)于扭矩測(cè)量應(yīng)變計(jì)的布置和組橋方案第3章 力/壓力敏傳感器電阻應(yīng)變計(jì)D. 關(guān)于扭矩測(cè)量扭矩值的標(biāo)定1)直接標(biāo)定法2)并聯(lián)電阻標(biāo)定法3)小軸模擬標(biāo)定法4)應(yīng)變梁模擬標(biāo)定法第3章 力/壓力敏傳感器電阻應(yīng)變計(jì)D. 關(guān)于扭矩測(cè)量信號(hào)的傳輸與集流裝置第3章 力/壓力敏傳感器電阻應(yīng)變計(jì)E. 測(cè)量電路調(diào)電橋平衡第3章 力/壓力敏傳感器電阻應(yīng)變計(jì)E. 測(cè)量電路信號(hào)的放大反相比例放大：Af=-Rf/R1同相比例放大：Af=1+Rf/R1電壓跟隨器：差動(dòng)比例運(yùn)算電路:Af=-Rf/R1第3章 力/壓力敏傳感器電阻應(yīng)變計(jì)E. 測(cè)量電路信號(hào)采集第3章 力/壓力敏傳感器電阻應(yīng)變計(jì)E. 測(cè)量電路信號(hào)采集第3章 力/壓力敏傳感器電阻應(yīng)變計(jì)E. 測(cè)量電路信號(hào)采集第3章 力/壓力敏傳感器電阻應(yīng)變計(jì)E. 測(cè)量