傳感器課件電阻傳感器

第二章電阻傳感器

本章學(xué)習(xí)電阻式傳感器的原理及應(yīng)用，包括：電阻應(yīng)變片、測(cè)溫?zé)犭娮?、氣敏電阻、濕敏電阻及磁敏電阻、電位器等?/7/20231第二章電阻傳感器

本章學(xué)習(xí)電阻式傳感器的原第一節(jié)電阻應(yīng)變傳感器

導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外界力的作用下，會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形，其電阻值也將隨著發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為應(yīng)變效應(yīng)。電阻應(yīng)變傳感器主要由電阻應(yīng)變片及測(cè)量轉(zhuǎn)換電路等組成。9/7/20232第一節(jié)電阻應(yīng)變傳感器一、應(yīng)變?cè)硌菔?/p>

金屬絲受拉時(shí)，l變長(zhǎng)、r變小，導(dǎo)致R變大。9/7/20233一、應(yīng)變?cè)硌菔窘饘俳z受拉時(shí)，l變長(zhǎng)、r變小，導(dǎo)致R變大。二、應(yīng)變片的工作原理

設(shè)有一長(zhǎng)度為、截面積為A、半徑為r、電阻率為

的金屬單絲，它的電阻值R可表示為

K—電阻應(yīng)變片的靈敏度當(dāng)沿金屬絲的長(zhǎng)度方向作用均勻拉力（或壓力）時(shí)，上式中

、r、l都將發(fā)生變化，從而導(dǎo)致電阻值R發(fā)生變化。當(dāng)金屬絲受拉時(shí)，l將變長(zhǎng)、r變小，均導(dǎo)致R變大；某些半導(dǎo)體受拉時(shí)，

將變大，導(dǎo)致R變大。電阻絲及應(yīng)變片的電阻相對(duì)變化量

R

R與材料力學(xué)中的軸向應(yīng)變

x的關(guān)系在很大范圍內(nèi)是線性的，即

9/7/20234二、應(yīng)變片的工作原理設(shè)有一長(zhǎng)度為微應(yīng)變(με)

對(duì)于不同的金屬材料，K略微不同，一般為2左右。而對(duì)半導(dǎo)體材料而言，由于其感受到應(yīng)變時(shí)，電阻率

會(huì)產(chǎn)生很大的變化，所以靈敏度比金屬材料大幾十倍。在材料力學(xué)中，

x=

l/l稱為電阻絲的軸向應(yīng)變，也稱縱向應(yīng)變。

x通常很小。例如，當(dāng)

x為0.000001（10-6）時(shí)，在工程中常表示為1

m/m或1微應(yīng)變(1με)。對(duì)金屬材料而言，當(dāng)它受力之后所產(chǎn)生的軸向應(yīng)變最好不要大于1

10-3，即1000

m/m，否則有可能超過(guò)材料的極限強(qiáng)度而導(dǎo)致非線性或斷裂。

9/7/20235微應(yīng)變(με)對(duì)于不同的金屬材料，K略微不同應(yīng)變片用于測(cè)量力F的計(jì)算公式由材料力學(xué)可知，

x=F/(AE)，所以

R/R又可表示為

如果應(yīng)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(shè)法測(cè)出

R/R的數(shù)值，即可獲知試件受力Ｆ的大小，可用于電子秤的稱重等。9/7/20236應(yīng)變片用于測(cè)量力F的計(jì)算公式由材料力二、應(yīng)變片的種類(lèi)與結(jié)構(gòu)應(yīng)變片可分為金屬應(yīng)變片及半導(dǎo)體應(yīng)變片兩大類(lèi)。金屬絲式應(yīng)變片蠕變較大，金屬絲易脫膠，逐漸被箔式所取代。但金屬絲式應(yīng)變片價(jià)格便宜，多用于大批量、一次性試驗(yàn)。箔式應(yīng)變片中的箔柵是金屬箔通過(guò)光刻、腐蝕等工藝制成的。箔式應(yīng)變片與片基的接觸面積大得多，散熱條件較好，在長(zhǎng)時(shí)間測(cè)量時(shí)的蠕變較小，一致性較好，目前廣泛用于各種應(yīng)變式傳感器中。9/7/20237二、應(yīng)變片的種類(lèi)與結(jié)構(gòu)應(yīng)變片可分為金屬應(yīng)變片及半金屬絲式應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)9/7/20238金屬絲式應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)8/3/20238半導(dǎo)體應(yīng)變片半導(dǎo)體應(yīng)變片的主要優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高；缺點(diǎn)是：靈敏度的一致性差、溫漂大、電阻與應(yīng)變間非線性嚴(yán)重。在使用時(shí)，需采用溫度補(bǔ)償及非線性補(bǔ)償措施。

9/7/20239半導(dǎo)體應(yīng)變片半導(dǎo)體應(yīng)變片的主要優(yōu)點(diǎn)是靈敏箔式應(yīng)變片的外形9/7/202310箔式應(yīng)變片的外形8/3/202310應(yīng)變片主要性能指標(biāo)舉例上表中，哪幾個(gè)型號(hào)是半導(dǎo)體應(yīng)變片？依據(jù)是什么？

9/7/202311應(yīng)變片主要性能指標(biāo)舉例上表中，哪幾個(gè)型號(hào)是半導(dǎo)體應(yīng)變片的粘貼：

1.去污：采用手持砂輪工具除去構(gòu)件表面的油污、漆、銹斑等，并用細(xì)紗布交叉打磨出細(xì)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。

9/7/202312應(yīng)變片的粘貼：

1.去污：采用手持砂輪工具

2.貼片：在應(yīng)變片的表面和處理過(guò)的粘貼表面上，各涂一層均勻的粘貼膠，用鑷子將應(yīng)變片放上去，并調(diào)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。9/7/202313

2.貼片：在應(yīng)變片的表面和處理過(guò)3.測(cè)量：從分開(kāi)的端子處，預(yù)先用萬(wàn)用表測(cè)量應(yīng)變片的電阻，發(fā)現(xiàn)端子折斷和壞的應(yīng)變片。9/7/2023143.測(cè)量：從分開(kāi)的端子處，預(yù)先用萬(wàn)

4.焊接：

將引線和端子用烙鐵焊接起來(lái)，注意不要把端子扯斷。

9/7/2023154.焊接：

將引線和端子

5.固定：焊接后用膠布將引線和被測(cè)對(duì)象固定在一起，防止損壞引線和應(yīng)變片。

9/7/2023165.固定：焊接后用膠布將引線和被測(cè)對(duì)象固定在三、測(cè)量轉(zhuǎn)換電路——不平衡電橋

金屬應(yīng)變片的電阻變化范圍很小，如果直接用歐姆表測(cè)量其電阻值的變化將十分困難，且誤差很大。例：金屬箔式應(yīng)變片的標(biāo)稱阻值R0為100

，靈敏度K=2，粘貼在橫截面積為9.8mm2的鋼質(zhì)圓柱體上，鋼的彈性模量E=2

1011N/m2，所受拉力F=0.2t，受拉后應(yīng)變片的阻值R的變化量?jī)H為0.2

。

所以必須使用不平衡電橋來(lái)測(cè)量這一微小的變化量，將

R/R轉(zhuǎn)換為輸出電壓Uo。

9/7/202317三、測(cè)量轉(zhuǎn)換電路——不平衡電橋金屬應(yīng)變片的電阻變化三、測(cè)量轉(zhuǎn)換電路——不平衡電橋

由電工學(xué)知識(shí)可知：若橋路4個(gè)橋臂相鄰電阻的電阻值變化趨勢(shì)相反，橋路的輸出電壓反而相互疊加。9/7/202318三、測(cè)量轉(zhuǎn)換電路——不平衡電橋由電工學(xué)8/3/202318電橋平衡的條件：R1/R2=R4/R3

調(diào)節(jié)RP

，最終可以使R1

/R2

=R4/R3（R1

、R2

是R1、R2并聯(lián)RP后的等效電阻），電橋趨于平衡，Uo被預(yù)調(diào)到零位，這一過(guò)程稱為調(diào)零。圖中的R5是用于減小調(diào)節(jié)范圍的限流電阻。

9/7/202319電橋平衡的條件：R1/R2=R4/R3

單臂電橋單臂半橋的靈敏度最低。計(jì)算公式9/7/202320單臂電橋單臂半橋的計(jì)算公式8/3/202320雙臂電橋

R1、R2為應(yīng)變片，

R3、R4為固定電阻。應(yīng)變片R1、R2感受到的應(yīng)變

1、

2以及產(chǎn)生的電阻增量正負(fù)號(hào)相間，可以使輸出電壓Uo成倍地增大。計(jì)算公式9/7/202321雙臂電橋R1、R2為應(yīng)變片四臂全橋

全橋的四個(gè)橋臂都為應(yīng)變片，如果設(shè)法使試件受力后，應(yīng)變片R1~

R4產(chǎn)生的電阻增量（或感受到的應(yīng)變

1~

4）正負(fù)號(hào)相間，就可以使輸出電壓Uo成倍地增大。

上述三種工作方式中，哪一種靈敏度最高?哪一種靈敏度最低?

計(jì)算公式9/7/202322四臂全橋全橋的四個(gè)橋臂都為應(yīng)變片，如果設(shè)法使全橋的溫度補(bǔ)償原理

當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，橋臂上的應(yīng)變片溫度同時(shí)升高，溫度引起的電阻值漂移數(shù)值一致，可以相互抵消，所以全橋的溫漂最?。徽?qǐng)說(shuō)出半橋克服溫漂的原理！采用全橋（或雙臂半橋）能實(shí)現(xiàn)溫度自補(bǔ)償。9/7/202323全橋的溫度補(bǔ)償原理當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，橋臂上的四、應(yīng)變效應(yīng)的應(yīng)用

電阻應(yīng)變片的應(yīng)用可分為兩大類(lèi)：第一類(lèi)是將應(yīng)變片粘貼于某些彈性體上，并將其接到測(cè)量轉(zhuǎn)換電路，這樣就構(gòu)成測(cè)量各種物理量的專(zhuān)用應(yīng)變式傳感器。應(yīng)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(yīng)變片，測(cè)量轉(zhuǎn)換電路一般為橋路；

第二類(lèi)是將應(yīng)變片貼于被測(cè)試件上，然后將其接到應(yīng)變儀上就可直接從應(yīng)變儀上讀取被測(cè)試件的應(yīng)變量。

9/7/202324四、應(yīng)變效應(yīng)的應(yīng)用電阻應(yīng)變片的應(yīng)用可分為兩大類(lèi)應(yīng)變式力傳感器

S型力傳感器

FFFF9/7/202325應(yīng)變式力傳感器S型力傳感器FFFF8/3/202325各種懸臂梁

9/7/202326各種懸臂梁8/3/202326各種懸臂梁

FF固定點(diǎn)固定點(diǎn)電纜9/7/202327各種懸臂梁FF固定點(diǎn)固定點(diǎn)電纜8/3/202327應(yīng)變片在懸臂梁上的粘貼及變形

9/7/202328應(yīng)變片在懸臂梁上的粘貼及變形8/3/202328應(yīng)變式荷重傳感器的外形及應(yīng)變片的粘貼位置FR1R2R49/7/202329應(yīng)變式荷重傳感器的外形及應(yīng)變片的粘貼位置FR1R2R4應(yīng)變式荷重傳感器外形及受力位置（續(xù)）FF9/7/202330應(yīng)變式荷重傳感器外形及受力位置（續(xù)）FF8/3/202330應(yīng)變式荷重傳感器外形及受力位置（續(xù)）FF9/7/202331應(yīng)變式荷重傳感器外形及受力位置（續(xù)）FF8/3/202331荷重傳感器原理演示貼在荷重傳感器表面的應(yīng)變片在向下力的作用下產(chǎn)生變形。軸向變短，徑向變長(zhǎng)。9/7/202332荷重傳感器原理演示貼在荷重傳感器表面汽車(chē)衡測(cè)量裝貨量或判斷超載9/7/202333汽車(chē)衡測(cè)量裝貨量或8/3/202333汽車(chē)衡稱重系統(tǒng)（參考北京遠(yuǎn)亞興業(yè)商貿(mào)有限公司資料）9/7/202334汽車(chē)衡稱重系統(tǒng)（參考北京遠(yuǎn)亞興業(yè)商貿(mào)有限公司資料）8/3/荷重傳感器計(jì)算公式

當(dāng)KF為常數(shù)時(shí)，橋路所加的激勵(lì)源電壓Ui越高，滿量程輸出電壓Uom也越高。思考：綜合考慮靈敏度與功耗、發(fā)熱等因數(shù)，Ui的取值范圍多少為好？9/7/202335荷重傳感器計(jì)算公式當(dāng)KF為常數(shù)時(shí)，荷重傳感器應(yīng)用估算

例現(xiàn)用某荷重傳感器稱重。當(dāng)橋路電壓Ui為6V時(shí)，測(cè)得橋路的輸出電壓Uo為8mV，求被測(cè)荷重為多少噸。解

從該荷重傳感器銘牌上得到Fm=100

103N，KF=2mV/V，可計(jì)算得到Uom=12mV。根據(jù)上述公式計(jì)算得被測(cè)荷重：9/7/202336荷重傳感器應(yīng)用估算例現(xiàn)用某荷重傳感器稱荷重傳感器用于構(gòu)件的稱重

荷重傳感器（共3個(gè)，120度分布，以達(dá)到均衡目的，另兩個(gè)未拍出）底座墊塊電纜9/7/202337荷重傳感器用于構(gòu)件的稱重荷重傳感器底座墊塊電纜8/3/20電子秤

磅秤超市打印秤遠(yuǎn)距離顯示9/7/202338電子秤磅秤超市打印秤遠(yuǎn)距離顯示8/3/202338電子天平電子天平的精度可達(dá)十萬(wàn)分之一9/7/202339電子天平電子天平的精度可達(dá)十萬(wàn)分之一8/3/202339應(yīng)變式數(shù)顯扭矩扳手?jǐn)?shù)顯扳手可用于汽車(chē)、摩托車(chē)、飛機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、機(jī)械制造和家用電器等領(lǐng)域，準(zhǔn)確控制緊固螺栓的裝配扭矩。量程2~500N·m，耗電量≤10mA，有公制/英制單位轉(zhuǎn)換、峰值保持、自動(dòng)斷電等功能。9/7/202340應(yīng)變式數(shù)顯扭矩扳手?jǐn)?shù)顯扳手可用于汽車(chē)、摩托車(chē)應(yīng)變式數(shù)顯扭矩扳手（續(xù)）9/7/202341應(yīng)變式數(shù)顯扭矩扳手（續(xù)）8/3/202341壓阻式固態(tài)壓力傳感器

利用擴(kuò)散工藝制作的四個(gè)半導(dǎo)體應(yīng)變電阻處于同一硅片上，工藝一致性好，靈敏度相等，漂移抵消，遲滯、蠕變非常小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快。

9/7/202342壓阻式固態(tài)壓力傳感器

利用擴(kuò)散工藝制作壓阻式固態(tài)壓力傳感器的隔離、承壓膜片隔離、承壓膜片可以將腐蝕性的氣體、液體與硅膜片隔離開(kāi)來(lái)。

9/7/202343壓阻式固態(tài)壓力傳感器的隔離、承壓膜片小型壓阻式固態(tài)壓力傳感器高壓進(jìn)氣口低壓進(jìn)氣口9/7/202344小型壓阻式固態(tài)壓力傳感器高壓進(jìn)氣口低壓進(jìn)氣口8/3/2023小型壓阻式固態(tài)差壓傳感器（續(xù)）可用于呼吸、透析和注射泵等設(shè)備p1進(jìn)氣管p2進(jìn)氣管電纜引出9/7/202345小型壓阻式固態(tài)差壓傳感器（續(xù)）可用于呼吸、透析和注射泵等設(shè)備小型壓阻式固態(tài)壓力傳感器（續(xù)）表壓壓力傳感器p1進(jìn)氣管9/7/202346小型壓阻式固態(tài)壓力傳感器（續(xù)）表壓壓力傳感器p1進(jìn)氣管8/3汽車(chē)子午線輪胎胎壓的測(cè)量子午線輪胎汽車(chē)胎壓傳感器的安裝9/7/202347汽車(chē)子午線輪胎胎壓的測(cè)量子午線輪胎汽車(chē)胎壓傳感器8/3/20投入式液位計(jì)

壓阻式固態(tài)壓力傳感器的p1進(jìn)氣孔用柔性不銹鋼隔離膜片隔離，并用硅油傳導(dǎo)壓力。硅杯不與液體相通，耐腐蝕。

9/7/202348投入式液位計(jì)壓阻式固態(tài)壓力傳感器的p1進(jìn)氣孔用投入式液位計(jì)外形（續(xù)）壓阻式固態(tài)壓力傳感器

與水位成正比的光柱

橡膠背壓管

進(jìn)水孔9/7/202349投入式液位計(jì)外形（續(xù)）壓阻式固態(tài)壓力傳感器與水位成正投入式液位傳感器

投入式液位傳感器必須使用安裝支架，適應(yīng)于深度為幾米至幾十米，且混有大量污物、雜質(zhì)的水或其他液體的液位測(cè)量。9/7/202350投入式液位傳感器投入式液位傳感器必須使用安裝支投入式液位計(jì)液位的計(jì)算：

安裝高度h0處水的表壓

p1=

gh1

所以：

h=h0+h1=h0+p1/（

g）

例：液位計(jì)安裝高度為1m，測(cè)得壓力為98kPa，求水的深度h。9/7/202351投入式液位計(jì)液位的計(jì)算：

安裝高度h0處水的表壓材料應(yīng)變的測(cè)量斜拉橋上的斜拉繩應(yīng)變測(cè)試

9/7/202352材料應(yīng)變的測(cè)量斜拉橋上的斜拉繩應(yīng)變測(cè)試8/3/202352材料應(yīng)變的測(cè)量（續(xù)）預(yù)應(yīng)力管樁的質(zhì)量檢驗(yàn)：工作人員正在貼應(yīng)變片

應(yīng)變片粘貼在管樁上，引出線應(yīng)良好固定9/7/202353材料應(yīng)變的測(cè)量（續(xù)）預(yù)應(yīng)力管樁的質(zhì)量檢驗(yàn)：應(yīng)變片粘貼在管樁上第二節(jié)測(cè)溫?zé)犭娮鑲鞲衅?/p>

一、金屬熱電阻

溫度升高，金屬內(nèi)部原子晶格的振動(dòng)加劇，從而使金屬內(nèi)部的自由電子通過(guò)金屬導(dǎo)體時(shí)的阻礙增大，宏觀上表現(xiàn)出電阻率變大，電阻值增加，我們稱其為正溫度系數(shù)，即電阻值與溫度的變化趨勢(shì)相同。測(cè)溫?zé)犭娮杩煞譃榻饘俸桶雽?dǎo)體兩大類(lèi)。9/7/202354第二節(jié)測(cè)溫?zé)犭娮鑲鞲衅饕弧⒔饘贌犭娮?/p>

取一只100W/220V燈泡，用萬(wàn)用表測(cè)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(jì)算得到的額定熱態(tài)電阻值應(yīng)為484

。

請(qǐng)說(shuō)明鎢絲的溫度系數(shù)的正負(fù)。

9/7/202355取一只100W/220V燈泡，用萬(wàn)用表易提純、復(fù)現(xiàn)性好的金屬材料才可用于制作熱電阻

請(qǐng)?zhí)暨x適合于制作熱電阻的金屬材料9/7/202356易提純、復(fù)現(xiàn)性好的金屬材料才可用于制作熱電阻請(qǐng)?zhí)暨x適合于制作金屬熱電阻材料的主要技術(shù)性能

9/7/202357金屬熱電阻材料的主要技術(shù)性能8/3/202357薄膜式及裝配式鉑熱電阻

9/7/202358薄膜式及裝配式鉑熱電阻8/3/202358小型鉑熱電阻

9/7/202359小型鉑熱電阻8/3/202359防爆型鉑熱電阻

堅(jiān)實(shí)的外殼起“隔爆”作用9/7/202360防爆型鉑熱電阻堅(jiān)實(shí)的外殼起“隔爆”作用8/3/202360汽車(chē)用水溫傳感器及水溫表

銅熱電阻9/7/202361汽車(chē)用水溫傳感器及水溫表銅熱電阻8/3/202361學(xué)習(xí)查“鉑熱電阻分度表”1.Pt100在40℃時(shí)為多少歐？2.鉑熱電阻是否線性？9/7/202362學(xué)習(xí)查“鉑熱電阻分度表”1.Pt100在40℃時(shí)為多少歐二、熱敏電阻

熱敏電阻有負(fù)溫度系數(shù)（NTC）和正溫度系數(shù)（PTC）之分。NTC又可分為兩大類(lèi)：第一類(lèi)的電阻值與溫度之間呈嚴(yán)格的負(fù)指數(shù)關(guān)系，因此可用于測(cè)量溫度：第二類(lèi)為突變型（CTR）。當(dāng)溫度上升到某臨界點(diǎn)時(shí)，其電阻值突然下降，可用于控制溫度。9/7/202363二、熱敏電阻熱敏電阻有負(fù)溫度系數(shù)（N熱敏電阻的外形、結(jié)構(gòu)及符號(hào)

a）圓片型熱敏電阻b）柱型熱敏電阻c）珠型熱敏電阻d）鎧裝型e）厚膜型f）圖形符號(hào)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

9/7/202364熱敏電阻的外形、結(jié)構(gòu)及符號(hào)a）圓片型熱敏電阻b）柱型熱PTC熱敏電阻

PTC熱敏電阻屬于臨界溫度型（CTR）。當(dāng)溫度上升到某臨界點(diǎn)時(shí)，其電阻值突然下降，可用于各種電子電路中抑制浪涌電流。大功率PTC還可用作暖風(fēng)機(jī)中的加熱元件。恒溫加熱PTC熱敏電阻9/7/202365PTC熱敏電阻PTC熱敏電阻屬于臨下圖所示的恒溫加熱PTC熱敏電阻的溫度將恒定在多少度范圍？為什么？加熱電流約為多少A？將暖風(fēng)機(jī)的“風(fēng)量”加大后，PTC的溫度為什么不會(huì)下降？加熱功率如何變化？9/7/202366下圖所示的恒溫加熱PTC熱敏電阻的溫度將恒定在多少度范圍？為下圖所示的四根曲線分別為哪一種熱敏電阻？9/7/202367下圖所示的四根曲線分別為哪一種熱敏電阻？8/3/202367熱敏電阻外形

MF12型NTC熱敏電阻聚脂塑料封裝熱敏電阻9/7/202368熱敏電阻外形MF12型NTC熱敏電阻聚脂塑其他形式的熱敏電阻

玻璃封裝NTC熱敏電阻MF58型熱敏電阻9/7/202369其他形式的熱敏電阻玻璃封裝NTC熱敏電阻MF58其他形式的熱敏電阻

帶安裝孔的熱敏電阻大功率PTC熱敏電阻9/7/202370其他形式的熱敏電阻帶安裝孔的熱敏電阻大功率PTC熱敏電阻8其他形式的熱敏電阻（續(xù)）

貼片式NTC熱敏電阻9/7/202371其他形式的熱敏電阻（續(xù)）貼片式NTC熱敏電阻8/3熱敏電阻溫度面板表

熱敏電阻

LCD9/7/202372熱敏電阻溫度面板表熱敏電阻LCD8/3/202372熱敏電阻體溫表

9/7/202373熱敏電阻體溫表8/3/202373熱敏電阻體溫表的調(diào)試、標(biāo)定方法

調(diào)試時(shí)，應(yīng)該先調(diào)哪一只電位器，再調(diào)哪一只電位器？如何檢驗(yàn)表面刻度中其他各點(diǎn)是否準(zhǔn)確？具體步驟如何進(jìn)行？

9/7/202374熱敏電阻體溫表的調(diào)試、標(biāo)定方法調(diào)試時(shí)，應(yīng)該先調(diào)熱敏電阻用于CPU的溫度測(cè)量

（參考小熊在線公司資料）9/7/202375熱敏電阻用于CPU的溫度測(cè)量（參考小熊在線公司資料）8/3熱敏電阻用于電熱水器的溫度控制

9/7/202376熱敏電阻用于電熱水器的溫度控制8/3/202376第三節(jié)氣敏電阻

氣敏電阻品種繁多，主要有可測(cè)量還原性氣體和測(cè)量氧氣濃度的兩大類(lèi)。

氣敏電阻可以把某種氣體的成分、濃度等參數(shù)轉(zhuǎn)換成電阻變化量，再轉(zhuǎn)換為電流、電壓信號(hào)。

9/7/202377第三節(jié)氣敏電阻氣敏電阻品種繁多一、還原性氣體傳感器

在化學(xué)反應(yīng)中，還原性氣體是給出電子還是得到電子？

還原性氣體多數(shù)屬于可燃性氣體，例如石油蒸氣、酒精蒸氣、甲烷、乙烷、煤氣、天然氣、氫氣等。測(cè)量還原性氣體的氣敏電阻一般是用SnO2、ZnO或Fe2O3等金屬氧化物粉料燒結(jié)而成的半導(dǎo)體器件。

9/7/202378一、還原性氣體傳感器在化學(xué)反應(yīng)中，還原性氣體MQN型氣敏電阻結(jié)構(gòu)及測(cè)量電路a）氣敏燒結(jié)體b）氣敏電阻外形c）基本測(cè)量電路

1—引腳2—塑料底座3—燒結(jié)體4—不銹鋼網(wǎng)罩5—加熱電極6—工作電極7—加熱電源8—測(cè)量電源

9/7/202379MQN型氣敏電阻結(jié)構(gòu)及測(cè)量電路a）氣敏燒結(jié)體8/3/20MQN型氣敏半導(dǎo)體器件的燒結(jié)體中，有兩組鉑絲。一組鉑絲為測(cè)量電極，另一組（上圖中的左邊鉑絲）為加熱電極兼測(cè)量電極。

氣敏電阻工作時(shí)必須加熱到200

300℃，其目的是加速被測(cè)氣體的化學(xué)吸附和電離的過(guò)程并燒去氣敏電阻表面的污物（起清潔作用）。

9/7/202380MQN型氣敏半導(dǎo)體器件的燒結(jié)體中，有兩組鉑絲氣敏電阻外形

酒精傳感器其他可燃性氣體傳感器9/7/202381氣敏電阻外形酒精傳感器其他可燃性氣體傳感器8/3/2酒精測(cè)試儀呼氣管9/7/202382酒精測(cè)試儀呼氣管8/3/202382氣敏電阻的選擇性9/7/202383氣敏電阻的選擇性8/3/202383

氣敏半導(dǎo)體的靈敏度特性曲線觀察右圖這些曲線，有何特點(diǎn)？可以得出哪些啟示？請(qǐng)說(shuō)明非線性特性對(duì)濃度超限報(bào)警是否有利，為什么？9/7/202384氣敏半導(dǎo)體的靈敏度特性曲線觀家庭用煤氣報(bào)警器9/7/202385家庭用煤氣報(bào)警器8/3/202385家庭用液化氣報(bào)警器9/7/202386家庭用液化氣報(bào)警器8/3/202386一氧化碳傳感器9/7/202387一氧化碳傳感器8/3/202387其他氣體傳感器NH3傳感器煤礦瓦斯報(bào)警器9/7/202388其他氣體傳感器NH3傳感器煤礦瓦斯報(bào)警器8/3/202388二、二氧化鈦氧濃度傳感器

半導(dǎo)體材料二氧化鈦（TiO2）屬于N型半導(dǎo)體，對(duì)氧氣十分敏感。其電阻值的大小取決于周?chē)h(huán)境的氧氣濃度。當(dāng)周?chē)鯕鉂舛容^大時(shí)，氧原子進(jìn)入二氧化鈦晶格，改變了半導(dǎo)體的電阻率，使其電阻值增大。

用于汽車(chē)或燃燒爐排放氣體中的氧濃度傳感器結(jié)構(gòu)圖及測(cè)量轉(zhuǎn)換電路。二氧化鈦氣敏電阻與補(bǔ)償熱敏電阻同處于陶瓷絕緣體的末端。當(dāng)氧氣含量減小時(shí)，RTiO2的阻值減小，Uo增大。

與TiO2氣敏電阻串聯(lián)的熱敏電阻Rt

起溫度補(bǔ)償作用。當(dāng)環(huán)境溫度升高時(shí)，TiO2氣敏電阻的阻值會(huì)逐漸減小，只要Rt也以同樣的比例減小，根據(jù)分壓比定律，Uo不受溫度影響，減小了測(cè)量誤差。

9/7/202389二、二氧化鈦氧濃度傳感器半導(dǎo)體材料二氧化鈦（TTiO2氧濃度傳感器結(jié)構(gòu)及測(cè)量轉(zhuǎn)換電路a）結(jié)構(gòu)b）測(cè)量轉(zhuǎn)換電路

1－外殼（接地）2－安裝螺栓3－搭鐵線4－保護(hù)管5—補(bǔ)償電阻6－陶瓷片7－TiO2氧敏電阻8－進(jìn)氣口9－引腳

9/7/202390TiO2氧濃度傳感器結(jié)構(gòu)及測(cè)量轉(zhuǎn)換電路a）結(jié)構(gòu)氧濃度傳感器外形

可用于汽車(chē)尾氣測(cè)量9/7/202391氧濃度傳感器外形可用于汽車(chē)尾氣測(cè)量8/3/202391汽車(chē)尾氣分析9/7/202392汽車(chē)尾氣分析8/3/202392有毒氣體傳感器的使用9/7/202393有毒氣體傳感器的使用8/3/202393第四節(jié)濕敏電阻

絕對(duì)濕度：是指大氣中水汽的密度，即每一立方米大氣中所含水汽的質(zhì)量(克數(shù))。

相對(duì)濕度（RH％）：是大氣中實(shí)有水汽壓與當(dāng)時(shí)溫度下飽和水汽壓的百分比，是日常生活中常用來(lái)表示濕度大小的方法。當(dāng)相對(duì)濕度達(dá)100%時(shí)，稱飽和狀態(tài)。

濕敏電阻的原理：水分子極易吸附于固體表面并滲透到固體內(nèi)部，引起半導(dǎo)體的電阻值降低，因此可以利用多孔陶瓷、三氧化二鋁等吸濕材料制作濕敏電阻。

9/7/202394第四節(jié)濕敏電阻絕對(duì)濕度：是指大氣中水濕度傳感器的分類(lèi)

9/7/202395濕度傳感器的分類(lèi)8/3/202395濕度對(duì)電子元件的影響

當(dāng)環(huán)境的相對(duì)濕度增大時(shí)，物體表面就會(huì)附著一層水膜，并滲入材料內(nèi)部。這不僅降低了絕緣強(qiáng)度，還會(huì)造成漏電、擊穿和短路現(xiàn)象；潮濕還會(huì)加速金屬材料的腐蝕并引起有機(jī)材料的霉?fàn)€。9/7/202396濕度對(duì)電子元件的影響當(dāng)環(huán)境的相露點(diǎn)

降低溫度會(huì)產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。露點(diǎn)與農(nóng)作物的生長(zhǎng)有很大關(guān)系，結(jié)露也嚴(yán)重影響電子儀器的正常工作，必須予以注意。

測(cè)量露點(diǎn)的儀器9/7/202397露點(diǎn)降低溫度會(huì)產(chǎn)生結(jié)露現(xiàn)象。露點(diǎn)與農(nóng)作物露點(diǎn)傳感器外形

9/7/202398露點(diǎn)傳感器外形8/3/202398電子式溫濕度計(jì)9/7/202399電子式溫濕度計(jì)8/3/202399機(jī)械式、電子式溫濕度計(jì)對(duì)比9/7