【課件】電阻式傳感器及應用

1、第2章 電阻式傳感器及其應用 本章學習電阻式傳感器的原理及應用，包括：電阻應變片、電位器、熱電阻、氣敏電阻及濕敏電阻等。2.1 電阻應變式傳感器 應變效應：導體或半導體材料在外界力的作用下，會產(chǎn)生機械變形，其電阻值也將隨著發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為應變效應。 電阻應變式傳感器主要由電阻應變片及測量轉換電路等組成。1.電阻應變片的結構 電阻應變片由敏感柵、基片、覆蓋層和引線等部分組成。 一、應變片的結構與粘貼（1）敏感柵 感受應變，并將應變轉換為電阻的變化。敏感柵有絲式、 箔式和薄膜式三種。（2）基片 絕緣及傳遞應變。測量時應變片的基底粘在試件上，要求基底準確地把試件應變傳遞給敏感柵。同時基片絕緣性

2、能要好，否則應變片微小電信號就要漏掉。 由紙薄、膠質膜等制成。（3）覆蓋層 保護作用。防濕、蝕、塵。（4）引線 連接電阻絲與測量電路，輸出電參量。應變片的內部結構分類金屬電阻應變片半導體應變片絲式箔式薄膜式 2.應變片的種類金屬絲式應變片使用最早，有紙基、膠基之分。 由于金屬絲式應變片蠕變較大，金屬絲易脫膠，有逐漸被箔式所取代的趨勢。但其價格便宜，多用于應變、應力的大批量、一次性試驗。金屬絲式 箔式應變片中的箔柵是金屬箔通過光刻、腐蝕等工藝制成的。 箔的材料多為電阻率高、熱穩(wěn)定性好的銅鎳合金。 箔式應變片與基片的接觸面積大得多，散熱條件較好，在長時間測量時的蠕變較小，一致性較好，適合于大批量生

3、產(chǎn)。目前廣泛用于各種應變式傳感器中。 箔式應變片的外形 半導體應變片的主要特點是：當受力時，其電阻率隨應力的變化而變化，故靈敏度高，橫向效應小。 實驗發(fā)現(xiàn)，實際應變片的K值比單絲的K值要小，造成此現(xiàn)象原因是橫向效應，還有粘結層傳遞變形失真。 橫向效應：將直的電阻絲繞成敏感柵后, 雖然長度不變, 應變狀態(tài)相同, 但圓弧段橫向收縮引起阻值減小量對軸向伸長引起阻值增加量起著抵消作用。因而同樣應變阻值變化減小，K值減小，此現(xiàn)象為橫向效應。 為了減小橫向效應產(chǎn)生的測量誤差，現(xiàn)在一般多采用箔式應變片，其圓弧部分尺寸較柵絲尺寸大得多，電阻值較小，因而電阻變化量也就小得多。.應變片的粘貼： 1)去污：采用手持

4、砂輪工具除去構件表面的油污、漆、銹斑等，并用細紗布交叉打磨出細紋以增加粘貼力 ，用浸有酒精或丙酮的紗布片或脫脂棉球擦洗。 2.貼片：在應變片的表面和處理過的粘貼表面上，各涂一層均勻的粘貼膠 ，用鑷子將應變片放上去，并調好位置，然后蓋上塑料薄膜，用手指揉和滾壓，排出下面的氣泡。 3.測量：從分開的端子處，預先用萬用表測量應變片的電阻，發(fā)現(xiàn)端子折斷和壞的應變片。 4.焊接：檢查合格后用烙鐵焊接引出線，注意不要把端子扯斷。 5.固定：焊接后用膠布將引線和被測對象固定在一起，防止損壞引線和應變片。 二、應變片的工作原理 金屬絲受拉時，l變長、r變小，導致R變大 。 設有一長度為l、截面積為A、半徑為r

5、、電阻率為的金屬單絲，它的電阻值R可表示為: 當沿金屬絲的長度方向作用均勻拉力（或壓力）時，上式中、r、l都將發(fā)生變化，從而導致電阻值R發(fā)生變化。 例如金屬絲受拉時，l將變長、r變小，均導致R變大； 又如，某些半導體受拉時，將變大，導致R變大。以圓柱形導體為例：電阻R（根據(jù)電阻的定義式）電阻絲變形過程圖2-3 金屬電阻絲應變效應電阻絲半徑 電阻絲長度電阻絲截面積電阻絲電阻率 當導體因某種原因產(chǎn)生應變時，其長度L、截面積A和電阻率的變化為dL、dA、d相應的電阻變化為dR。對電阻定律全微分得電阻變化率 dR/R為： (2-2)由材料力學得 為電阻絲材料的泊松比。（2-2）式經(jīng)整理可得下式：徑向應

6、變 y軸向（縱向）應變 （單絲）金屬材料的靈敏度系數(shù)，表示單位應變所引起的電阻相對變化，主要取決于其幾何效應，取1.73.6材料的電阻率 隨應變所引起的變化“壓阻效應”。這是由于材料發(fā)生變化時，其自由電子的活動能力和數(shù)量均發(fā)生了變化的緣故 電阻絲幾何尺寸形變所引起的變化幾何效應 材料的軸向應變 即橫向收縮與縱向伸長之比。即 xxx 實驗證明，電阻絲及應變片的電阻相對變化量R/R與材料力學中的軸向應變x（x= l/l）的關系在很大范圍內是線性的，即 K電阻應變片的靈敏度對于不同的金屬材料，K略微不同，一般為2左右。而對半導體材料而言，由于其感受到應變時，電阻率 會產(chǎn)生很大的變化，所以靈敏度比金屬

7、材料大幾十倍。 在材料力學中，x =l/l稱為電阻絲的軸向應變，也稱縱向應變。x通常很小，常用10-6表示之。例如，當x為0.000001時，在工程中常表示為110-6或m/m。在應變測量中，也常將之稱為微應變()。 對金屬材料而言，當它受力之后所產(chǎn)生的軸向應變最好不要大于110-3，即1000m/m，否則有可能超過材料的極限強度而導致斷裂。 應變片用于測量力F的計算公式：由材料力學可知： xF/AE (E為彈性模量) 而 R/RKx 故：R/RK（F/AE） 如果應變片的靈敏度K和試件的橫截面積A以及彈性模量E均為已知，則只要設法測出R/R的數(shù)值，即可獲知試件受力F的大小。 例如可用于電子稱

8、的稱重。分析與總結影響電阻值變化的因素：1、電阻絲長度的變化；2、電阻絲面積的變化；3、壓阻效應的作用。電阻絲幾何尺寸金屬導體電阻率半導體壓阻效應：半導體沿某一軸向受到應力而發(fā)生應變時，其電阻率發(fā)生變化，此現(xiàn)象為壓阻效應。 由于半導體電阻率變化明顯，所以其靈敏度系數(shù)很大，故可測微小應變。三、測量轉換電路不平衡電橋 金屬應變片的電阻變化范圍很小，如果直接用歐姆表測量其電阻值的變化將十分困難，且誤差很大。通常采用電橋電路實現(xiàn)微小電阻值變化的電壓輸出。 例如，有一金屬箔式應變片，受拉后應變片的阻值R 的變化量僅為0.2，所以必須使用電橋來測量這一微小的變化量。下面分析該橋式測量轉換電路是如何將R /

9、R轉換為輸出電壓Uo的。 根據(jù)電源的不同，可將電橋分為直流電橋和交流電橋。 電橋按讀數(shù)方法可分為平衡電橋（零讀法）和不平衡電橋（偏差法）兩種。 平衡電橋僅適合與測量靜態(tài)參數(shù)，而不平衡電橋對靜、動態(tài)參數(shù)都可測量。 我們只討論直流不平衡電橋。 直流電橋電路如下圖，它的四個橋臂由電阻R1、R2、R3、R4組成。它們可以全部或部分是應變片。34端接直流電壓U12端輸出電壓U01不平衡電橋的工作原理 初始狀態(tài)下，電橋是平衡的，輸出為零。 當其中一個橋臂（或兩個、三個、四個）上受到應變作用后，則阻值將發(fā)生變化，橋路失去平衡，就會有信號U0輸出。當電橋平衡時, 有：R1R4=R2R3 或電橋平衡條件：相鄰兩

10、臂電阻的比值應相等, 或相對兩臂電阻的乘積相等。當電橋不平衡時：則：Uo=01）單臂電橋 R1為工作應變片， R2、R3、R4為固定電阻。 假設橋臂R1的阻值變?yōu)镽1+R1。則輸出電壓：UO=U14-U24 =R2/(R1+R1+R2) -R4/(R3+R4）U經(jīng)運算：U0=-R1R4/（R1+R1+R2）（R3+R4）U 分子分母同除以R1R3，設橋臂比n=R2/R1R3/R4，分母中R1/R1相對來說是微小項,故可略去。略去后產(chǎn)生電橋非線性誤差，討論誤差需要冪級數(shù)展開數(shù)學知識。 U0-n/(1+n)2（R1/R1）U 單臂電橋電壓靈敏度為：Ku=n/(1+n)2U 可知：Ku與電橋電源成正

11、比，同時與橋臂比有關。對于我們討論的等臂電橋來說，R1=R2=R3=R4，即n=1，則上式化為： U0=-（R1/4R1）U 此時, 電橋電壓靈敏度最高。Ku=U/42）雙臂電橋 R1、R2為工作應變片，R3、R4為固定電阻。 工作應變片R1、R2接入電橋兩相鄰臂，跨在電源兩端。 感受到的應變1、2以及產(chǎn)生的電阻增量R1、R2大小相等，方向相反。 假設：R1阻值變?yōu)镽1+R1； R2阻值變?yōu)镽2-R2。 且：R1=R2=R3=R4=R，R1=R2=R，則由電橋輸出電壓： U0=（R2-R2）/（R1+R1+ R2-R2） -R4/（R3+R4）U = -（R/2R）U 嚴格的線性關系，沒有線性

12、誤差。雙臂電橋電壓的靈敏度為：Ku=U/2 由上式可知：雙臂電橋靈敏度比單臂電橋提高一倍，而且還具有溫度誤差補償作用。3）四臂全橋 全橋的四個橋臂都為應變片， 兩個受拉，兩個受壓。將兩個變形符號相同的應變片接在電橋的相對臂，符號不同的接在相鄰臂。假設4個橋臂的阻值分別變?yōu)椋?R1+R1、 R2-R2、 R3+R3、 R4+R4； 且：R1=R2=R3=R4=R，R1=R2=R3=R4=R，則電橋輸出電壓： U0=（R2+R2）/（ R1+R1+ R2-R2 ） -（R4+R4）/（ R3+R3+ R4-R4 ）U = -（R/R）U 四臂全橋電壓的靈敏度為：Ku=U 由上式可知：四臂全橋靈敏度

13、是單臂電橋的4倍，其靈敏度最高，能實現(xiàn)溫度自補償。對于四臂全橋：接法如前面方式，若R1=R2=R3=R4=R， R1=R2=R3=R4忽略高階微小量（計算較復雜，略去），則有： UO=U(R1R2+R3R4)/4R 結論： UO=(U/4)(R1/R1R2/R2+R3/R3R4/R4) 全橋的溫度補償原理 利用電橋相鄰相等兩臂同時產(chǎn)生大小相等，符號相同的電阻增量不會破壞電橋平衡（無輸出）的特性來達到補償。 當環(huán)境溫度升高時，橋臂上的應變片溫度同時升高，溫度引起的電阻值漂移數(shù)值一致，可以相互抵消，所以全橋的溫漂較小；半橋也同樣能克服溫漂。 例：利用全橋電路測量橋梁的上下表面應變。 由上圖：R1、

14、R3與R2、R4感受到的應變絕對值相等、符號相反。當試件受力且同時有溫度變化時，R1t=R2t=R3t=R4t 溫度變化引起的電阻變化因而應變片R1R4產(chǎn)生的電阻增量合并為4倍的R，Rt則相互抵消。 計算結果與溫度引起的電阻變化量無關。四、應變式傳感器的應用 電阻應變片的應用可分為兩大類：第一類是將應變片粘貼于某些彈性體上，并將其接到測量轉換電路，這樣就構成測量各種物理量的專用應變式傳感器。 應變式傳感器中，敏感元件一般為各種彈性體，傳感元件就是應變片，測量轉換電路一般為橋路；第二類是將應變片貼于被測試件上，然后將其接到應變儀上就可直接從應變儀上讀取被測試件的應變量。電阻應變式傳感器 應變式傳

15、感器是利用電阻應變效應做成的傳感器, 是常用的傳感器之一。由電阻應變片和測量電路兩部分組成。應變式傳感器的核心元件是電阻應變片。電阻應變片彈性元件信號調節(jié)電路電阻應變片的測量電路FF-+.應變式力傳感器被測物理量為荷重或力的應變式傳感器。作用：作為各種電子秤與材料試驗機的測力元件，也可用于發(fā)動機的推力測試，或水壩壩體承載狀況的監(jiān)視。a）圓柱面展開圖 b）橋路連接圖1）圓柱式力傳感器 縱向和橫向各貼四片應變片，縱向對稱的R1和R3串接, R2和R4串接, 并置于相對橋臂以減小偏心載荷及彎矩的影響。2）應變片用在懸臂梁上 各種懸臂梁各種懸臂梁 FF固定點固定點電纜應變片在懸臂梁上的粘貼及變形 3）

16、應變式荷重傳感器FR1R2 R4應變式荷重傳感器外形及受力位置FF荷重傳感器原理演示 荷重傳感器上的應變片在重力作用下產(chǎn)生變形。軸向變短，徑向變長。 4）汽車衡汽車衡汽車衡稱重系統(tǒng)結構組成 電子汽車衡主要由承載器、稱重顯示儀表、稱重傳感器、連接件、限位裝置及接線盒等零部件組成，還可以選配打印機、大屏幕顯示器、計算機等外部設備。工作原理被稱重物或載重汽車置于承載器臺面上，在重力作用下，通過承載器將重力傳遞至稱重傳感器，使稱重傳感器彈性體產(chǎn)生變形，貼附于彈性體上的應變計橋路失去平衡，輸出與重量數(shù)值成正比例的電信號。 經(jīng)線性放大器將信號放大，再經(jīng)A/D轉換為數(shù)字信號，由儀表的微處理機（CPU）對重量

17、信號進行處理后直接顯示重量數(shù)據(jù)。電子天平電子天平的精度可達十萬分之一人體秤 2.應變式壓力傳感器作用：主要用液體、氣體動態(tài)和靜態(tài)壓力的測 量，如內燃機管道和動力設備管道的進氣口、出氣口氣體和液體壓力的測量。平膜片式壓力傳感器：應變片貼在膜片內壁, 在壓力p作用下, 距離圓心x處膜片產(chǎn)生徑向應變r和切向應變t： 在平膜片圓心處切向粘貼R1、R4兩個應變片, 在邊緣處沿徑向粘貼R2、R3兩個應變片, 然后接成全橋測量電路。徑向應變r與位置關系圖3.應變式加速度傳感器 傳感器由質量塊（4）、 應變片（1）、 彈性懸臂梁（3） 基座（2）組成。 當被測物做水平加速度運動時,由于質量塊的慣性:F=ma，

18、懸臂梁彎曲變形，通過應變片測出懸臂梁的應變量。 當振動頻率小于傳感器的固有振動頻率時，懸臂梁的應變量與加速度成正比。休 息 一 下2.2 電位器式傳感器 電位器是一種將機械位移（線位移或角位移）轉換為與其成一定函數(shù)關系的電阻或電壓的機電傳感元件。一、組成與特點1、組成：常用電位器傳感器由電位器（骨架、電 阻絲 ）和觸點機構（電刷等）等組成。2、特點：輸出信號大，測量線路簡單，成本低， 性能穩(wěn)定并容易實現(xiàn)任意函數(shù)。 但要求輸入能量大，電刷與電阻元件之 間容易磨損。二、工作原理 通過改變電位器的滑動觸頭（電刷）的位置，將線位移或角位移等位移量轉換為電阻或電壓的變化。1 2 3 132直線型旋轉型U

19、O=U(X/L)UO=U(/2)電位器的類型電位器式傳感器按結構形式圖 電位器結構形式直線位移型角位移型按工藝特點線繞式非線繞式按制作材料繞線式電位器合成膜電位器金屬膜電位器導電塑料電位器導電玻璃釉電位器光電式電位器 慣性敏感元件在被測加速度的作用下，使片狀彈簧產(chǎn)生正比于被測加速度的位移，從而引起電刷在電阻體上下滑動，輸出與加速度成比例的電壓信號。 當被測流體通入彈性敏感元件膜盒的內腔時，在流體壓力作用下，膜盒硬中心產(chǎn)生彈性位移，推動連桿上移，使曲柄軸帶動電位器的電刷在電阻體上滑動，輸出與被測壓力成正比的電壓信號。返回本章目錄應用舉例原理： 熱電阻效應：物質的電阻率隨溫度變化而變化的物理現(xiàn)象稱

20、為熱電阻效應。定義： 熱電阻傳感器：利用電阻隨溫度變化的特性制成的傳感器。2.3 測溫熱電阻傳感器作用： 主要用于對溫度和與溫度有關的參量進行測量。（-200+960）分類： 按熱電阻的性質分 金屬熱電阻熱電阻 半導體熱電阻熱敏電阻一、熱電阻1熱電阻的工作原理 金屬的電阻值隨溫度的升高而增加，即電阻溫度系數(shù)為正。右圖為金屬的熱電阻溫度特性曲線實驗證明：大多數(shù)金屬在溫度每升高1時其電阻值要增 0.40.6%。 在金屬中，參與導電的是自由電子，也即是說金屬導電是由于金屬中的自由電子定向運動導致的。 對于金屬導體來說，當溫度升高時，雖然自由電子數(shù)目基本不變（當溫度變化范圍不是很大時），但每個自由電子

21、的動能將增加，因而在一定的電場作用下，要使這些雜亂無章的電子作定向運動就會遇到更大的阻力，宏觀上表現(xiàn)出電阻率變大，電阻值增加，因而金屬電阻值隨溫度的升高而增加。 取一只 100W/220V 燈泡，用萬用表測量其電阻值，可以發(fā)現(xiàn)其冷態(tài)阻值只有幾十歐姆，而計算得到的額定熱態(tài)電阻值應為484 。 2測量電路 熱電阻的測量電路通常采用不平衡電橋來轉換，熱電阻在工業(yè)測量橋路中的接法常采用兩線制和三線制兩種。1）熱電阻兩線測量橋路 1電阻體 2引出線 3顯示表當導線溫度變化時，將產(chǎn)生附加電阻，引起測量誤差。2）熱電阻三線測量橋路1電阻體 2引出線 3顯示表 當熱電阻阻值較小時，常采用三線制接法，可以消除和

22、減少引線電阻的影響。 兩條引線接于相鄰的兩臂上，由于附加電阻引起的電阻變化是相同的，根據(jù)電橋的特性，電橋的輸出將互相抵消。3熱電阻材料及其結構1）熱電阻材料易提純、復現(xiàn)性好的金屬材料才可用于制作熱電阻。制作熱電阻的電阻體材料應具有的特點：電阻溫度系數(shù)大，以便提高熱電阻的靈敏度。電阻率盡可能大，以便在相同靈敏度下減小電阻體尺寸。其化學、物理性能穩(wěn)定。材料的提純、可延、自制等工藝性好。 根據(jù)上述特點，較為廣泛應用的熱電阻材料有：鉑、銅、鎳、鐵、和銠鐵合金等，而常用的是鉑、銅。 2）熱電阻的結構組成： 熱電阻由電阻體12、引出線11、絕緣套管10和接線盒7等部件組成，其中，電阻體是熱電阻的最主要部件

23、。分類： 金屬熱電阻按照結構類型分： 普通型 鎧裝型 薄模型普通工業(yè)用熱電阻薄膜型及普通型鉑熱電阻 小型鉑熱電阻 防爆型鉑熱電阻 4常用的熱電阻1）鉑熱電阻鉑：pt，通稱白金。優(yōu)點：物理、化學性能極為穩(wěn)定，耐氧化能力強；易于提純，復制性好，電阻率較高。缺點：電阻溫度系數(shù)小；在還原介質中（特別是高溫下）工作時易被沾污變脆；價格較高。鉑熱電阻的阻值與溫度間的關系近似線性：-2000時: Rt=R01+At+Bt2+C(t-100)t3 0850時: Rt=R0(1+At+Bt2) A、B、C溫度系數(shù) Rt溫度為t時鉑熱電阻得阻值； R0溫度為0時鉑熱電阻得阻值。我國鉑熱電阻使用范圍有：-20065

24、0 測溫誤差：t= (0.15+0.002t)； -200850 測溫誤差：t= (0.3+0.005t)。2）銅熱電阻 在一些測量精度不高且溫度較低的場合一般采用銅熱電阻，可用它測量-50150的溫度，測溫誤差為： t= (0.3+0.006t) 。 在上述使用溫度范圍內，阻值與溫度的關系幾乎成線性關系，即可近似表示為 Rt=R0(1+t) 式中電阻溫度系數(shù), =(4.254.28)103/優(yōu)點：電阻溫度系數(shù)比鉑高；容易提純，加工性能好，價格便宜。缺點：電阻率比鉑低；易氧化，不宜在腐蝕性介質或高溫下工作。學習查“鉑熱電阻分度表”附錄 鉑熱電阻分度表 熱電阻應用熱電阻式流量計是根據(jù)物理學中關于

25、介質內部熱傳導現(xiàn)象制成的。 如果將溫度為tn的熱電阻放在溫度為tc介質內，設熱電阻與介質相接觸的表面面積為A， 則熱電阻耗散的熱量Q可表示為： Q=KA(tn-tc) K熱傳導系數(shù)或稱傳熱系數(shù)。K與介質的密度、粘度、平均流速等參數(shù)有關。 當其它參數(shù)為定值時，K僅與介質的平均流速成正比。即： 上式說明：通過測量熱電阻耗散的熱量Q即可測量介質的平均流速。Rt1放在被測介質的流通管道的中心，它所耗散的熱量與被測介質的平均流速成正比。Rt2放在溫度與被測介質相同、但不受介質流速影響的連通室中,一旦電橋中Rt1阻值變化電橋失去平衡檢流計P有指示。下圖所示為熱電阻流量計的電路原理圖： 熱敏電阻也是利用電阻

26、值隨溫度變化而變化的特性制成的一種敏感元件。二、熱敏電阻1熱敏電阻的工作原理 半導體中參加導電的是載流子，所以半導體本身的電阻率比金屬大得多。 隨溫度的升高，參加導電的載流子數(shù)目增加，半導體的電阻率降低，電阻值減小。 即半導體的電阻率隨溫度上升按指數(shù)規(guī)律下 降。當溫度變化1時，某些半導體熱敏電阻的電阻值變化將達到（36）%。靈敏度比金屬熱電阻高。熱敏電阻的優(yōu)點：1）熱敏電阻隨溫度有很大的變化，所以容易得到很大的信號變化，靈敏度較高。2）與金屬熱電阻相比，其電阻很大，很容易做出數(shù)千歐到數(shù)百千歐的熱敏電阻，體積小。 另外，因為其電阻大，即便是加長引線，引線的電阻也可以忽略不計，因而減小了引線電阻的

27、影響。 熱敏電阻有負溫度系數(shù)熱敏電阻（NTC）和正溫度系數(shù)熱敏電阻（PTC）兩大類。NTC又可分為兩大類： 第一類為負指數(shù)型。用于測量溫度，它的電阻值與溫度之間呈嚴格的負指數(shù)關系； 第二類為突變型。當溫度上升到某臨界點時，其電阻值突然下降。分類：下圖所示的曲線分別為哪一種熱敏電阻？12345負指數(shù)型NTC突變型NTC鉑熱電阻線性型PTC負溫度系數(shù)的熱敏電阻多由多晶半導體氧化物按一定比例擠壓成形。若混合物的成分和配比改變，就可以獲得測溫范圍、阻值及溫度系數(shù)不同的負溫度系數(shù)熱敏電阻。形狀：圓片形、柱形、球形、鎧裝形、薄膜形和厚膜形等。2熱敏電阻的外形熱敏電阻的外形、結構及符號 a）圓片型熱敏電阻

28、b）柱型熱敏電阻 c）球熱敏電阻 d）鎧裝型 e）厚膜型 f）圖形符號1熱敏電阻 2玻璃外殼 3引出線 4紫銅外殼 5傳熱安裝孔 MF12型 NTC熱敏電阻聚脂塑料封裝熱敏電阻其他形式的熱敏電阻 玻璃封裝 NTC熱敏電阻MF58 型熱敏電阻帶安裝孔的熱敏電阻大功率PTC熱敏電阻 貼片式NTC熱敏電阻 MF58型（珠形）高精度負溫度系數(shù)熱敏電阻MF5A-3型熱敏電阻其他熱敏電阻其他熱敏電阻（續(xù)） 其他熱敏電阻（續(xù)） 例：汽車變速器油溫傳感器檢測 1安裝位置 2構造與工作原理 液壓油溫度傳感器內部是一個半導體熱敏電阻，它具有負的溫度電阻系數(shù)。溫度愈高，電阻愈低。電腦根據(jù)其電阻的變化測出自動變速器液

29、壓油的溫度。 4檢測 拆下液壓油溫度傳感器，將傳感器置于盛有水的燒杯中，加熱杯中的水，測量在不同溫度下傳感器兩接線端之間的電阻。 熱敏電阻溫度面板表 熱敏電阻LCD3熱敏電阻的應用1）熱敏電阻測溫（熱敏電阻體溫表） 用熱敏電阻測溫時必須先調零，再調滿度，最后再驗證分度盤中其他各點的溫差是否在允許范圍內，這一過程稱為標定。熱敏電阻體溫表的調試、標定方法：電橋法 調試時，應該先調哪RP1電位器，再調哪RP2電位器. 如何檢驗表面刻度中其他各點是否準確？熱敏電阻體溫表 一、濕敏電阻式傳感器 濕敏電阻式傳感器的敏感元件是濕敏電阻。 濕敏電阻是利用濕敏材料吸收空氣中的水分而導致本身電阻值發(fā)生變化的原理而

30、制成的。 可以利用多孔陶瓷、三氧化二鋁等吸濕材料制作濕敏電阻。 2.4.2 濕敏電阻式傳感器陶瓷濕度傳感器特性曲線 在右圖所示的陶瓷濕度傳感器特性曲線中，縱坐標的標度有何特點？ 濕敏元件的電阻值隨相對濕度的增加而減?。磺耶斚鄬穸葟?%到100%變化時，傳感器的 電阻值很快減小。濕敏電阻的結構 濕敏電阻主要由感濕層（濕敏層3）、電極(4)、引線（1）和具有一定機械強度的絕緣基片(2)組成。電子式溫濕度計機械式、電子式溫濕度計對比露點 降低溫度會產(chǎn)生結露現(xiàn)象。結露嚴重影響電子儀器的正常工作，必須予以注意。 測量露點的儀器露點傳感器外形 氣敏電阻傳感器，可以把某種氣體的成分、濃度等參數(shù)轉換成電阻變

31、化量，再轉換為電流、電壓信號。 定義： 利用半導體氣敏元件同氣體接觸，造成半導體性質變化，借此來檢測氣體的成分或者測量其濃度的傳感器。2.4.3 氣敏電阻式傳感器 應用場合： 一般用于易燃、易爆、有毒、有害氣體的檢測和報警。基本要求：1）對被測氣體有較高的靈敏度；2）氣體選擇性好；3）能夠長期穩(wěn)定工作；4）響應速度快。酒精測試儀呼氣管酒精傳感器的選擇性 氣敏半導體的靈敏度特性曲線 觀察右圖這些曲線，有何特點？可以得出哪些啟示？電阻由圖知：斜率逐漸減小 即被測氣體濃度低時，有較大的電阻變化；濃度較大時，則變化趨緩。有較大的非線性 這種特性較適合于氣體的微量檢漏，濃度檢測或超限報警。氣敏電阻的材料

32、 氣敏電阻的材料是金屬氧化物，在合成材料時，通過化學計量比的偏離和雜質缺陷制成。 金屬氧化物半導體 N型半導體 P型半導體 為了提高某種氣敏元件對某些氣體成分的選擇性和靈敏度，合成材料時，還摻入催化劑。2氣敏電阻的外形 酒精傳感器 其他可燃性氣體傳感器氣敏電阻的工作原理 金屬氧化物在常溫下是絕緣的，制成半導體后卻顯示氣敏特性。其電阻率隨氣體的吸附而發(fā)生變化。1）物理吸附：在常溫下，主要是氣體與氣敏材料表面上分子的吸附。這種結合力是范得瓦爾斯力。2）化學吸附：溫度升高，化學吸附增加，并在某一溫度達到最大值。氣體與氣敏材料表面建立離子吸附。 但若溫度再升高，由于解吸作用，兩種吸附同時減小。例如：用氧化錫（SnO2）制成的氣敏元件，在常溫下吸附某種氣體