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  一、知识讲解 1、电阻应变式压力传感器 2、电容式压力传感器 3、电感式压力传感器 4、压电式压力传感器 5、扩散硅压力传感器

  教 (1)掌握常用压力传感器(如电阻应变式、电感式、电容式、压电式、压阻式、差 学 动变压器式)压力检测原理; 目 (2)各种压力检测的方法。 标 (3)能识别不同种类的压力传感器;

  图示为电子称,是机械称(杆 称)加装传感器,将机械信号转 换为电信号并传输到计算机中, 实现了物体重量的测量、计算和 显示,实现了智能化。

  在生产过程中,压力检测与调节控制系统的应用 非常广泛,例如锅炉蒸汽和水的压力监控;炼油厂减 压蒸馏需要的低于大气的真空压力检测;在航空发动 机试验研究中,为了研究发动机性能,必须测量过渡 态的压力变化;电力系统中油路压力的测量和控制等。 对压力监控是保证工艺要求、生产设备和人身安全, 实现经济运行所必须的。

  检测压力的传感器主要有电阻应变式传感器、电 感式传感器、压电式传感器、电容式传感器、压阻式 传感器。

  电阻应变式压力传感器常应用于称重和测力领 域,是借助弹性敏感元件将力的变化转化为形变, 然后利用电阻导体的应变将力转变成电阻值的变 化,通过测量电路得到被测量——力的电信号, 最后将电信号的变化值转化为对应的测力值。

  电阻应变式压力传感器主要由弹性元件、电 阻应变片和测量电路组成。下图所示为几种常见 的电阻应变式传感器。

  2、电阻应变效应 电阻应变片的工作原理是基于应变效应,即导体或半导体材料

  在外界力的作用下产生机械形变时,其电阻值相应发生变化,这 种现象称为“应变效应”。

  式中 ρ──电阻率,Ω·m; l──电阻丝长度,m; A──电阻丝截面积,m2。

  即得到以下结论:金属丝受外力作用而伸长时,长 度增加,而截面积减少,电阻值会增大;当金属丝 受外力作用而压缩时,长度减小,而截面增加,电 阻值会减小。阻值变化通常较小。

  实验证明,电阻应变片的电阻应变εR=∆R/R与电阻应变片的 纵向应变εx的关系在很大范围内是线)

  式中 ∆ R/ R ── 电阻应变片的电阻应变; K ── 电阻丝的灵敏系数,表示电阻丝产生单位形变

  时电阻值相对变化的大小,是与金属材料有关的常数。K值越大, 单位形变引起的电阻值相对变化越大,灵敏度也就越高;不同的 金属材料有不同的灵敏系数,通常取值K= 1.7~3.6 。

  电阻应变片的典型结构 如图2-1所示,由敏感栅、 基底、覆盖层和引线 电阻应变片的结构简图

  4、电阻应变片的分类 按电阻应变片敏感栅材料不同,可分为金属应变片和半导体应

  4、电阻应变片的检测电路 (2)单臂电桥 R1为电阻应变片,R2、R3、R4为电桥固定电阻,这就构成了单臂电桥。

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