電阻式傳感器原理與應(yīng)用

1、1,變阻器式傳感器 工作原理,電阻式傳感器,2,3,測量電路,4,金屬電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu) (a)絲式(b)箔式,電阻應(yīng)變式傳感器工作原理1)金屬電阻應(yīng)變片,5,1)金屬電阻應(yīng)變片,假設(shè)一根長度為l橫截面積為a電阻率為，則電阻r為,當受到應(yīng)變作用，l、a和都會發(fā)生變化，使得r產(chǎn)生的相對變化為,設(shè)金屬的截面半徑為r,則有,6,根據(jù)材料力學理論，對于受拉壓得圓桿有,其中：-所承受的應(yīng)變-材料的泊松比 -軸向應(yīng)力 -材料的壓阻系數(shù) e-材料的彈性模量,帶入原式有,體型半導體應(yīng)變片的結(jié)構(gòu) 1引線；2半導體片；3基片,2)半導體應(yīng)變片,8,薄膜型半導體應(yīng)變片的結(jié)構(gòu) 1鍺膜；2絕緣層；3金屬箔基底； 4引線,

2、擴散型半導體應(yīng)變片的結(jié)構(gòu) 1n型硅；2p型硅擴散層； 3二氧化硅絕緣層；4鋁電極；5引線,測量電路 直流電橋電路 (1)平衡條件,直流電橋電路,10,當r 無限大時，電橋有輸出電壓,l,如果r 為應(yīng)變片電阻，初始時應(yīng)變片未受應(yīng)變，電橋處于平衡狀態(tài),1,此時u =0 電橋處于平衡條件,0,當電橋r 承受應(yīng)變產(chǎn)生r 的變化時，輸出電壓為,1,1,假設(shè),略去分母中微量 則有,非線性誤差的補償方法,減少和消除非線性誤差的方法，有如下幾種： （1）采用差動電橋 （2）提高橋臂比,半差動電橋,在同一試件上分別粘貼兩只應(yīng)變片，一只 感受拉力，一只感受壓力，兩者符號相反， 大小相等。 半差動電橋不僅能消除非線

3、性誤差，而且 可使得電壓靈敏度比使用單應(yīng)變片時提高一倍， 同時還可起到溫度補償作用。,13,全差動電橋電路,若是在同一試件上分別粘貼四片應(yīng)變片，其中兩片受拉力，兩片受壓力 將兩個應(yīng)變符號相同的應(yīng)變片接在相同的橋臂上，則構(gòu)成全差動電橋。 采用全差動電橋的輸出電壓是用單應(yīng)變片工作電橋靈敏度的四倍，是半 差動電橋的兩倍。,14,汽車上的電阻式傳感器主要有翼片式空氣流量計、節(jié)氣門位置傳感器、半導體壓阻式進氣壓力傳感器、加速踏板位置傳感器、安全氣囊中央碰撞傳感器、可變電阻式液位傳感器等。,電阻式傳感器在汽車上的應(yīng)用,15,幾種電阻應(yīng)變式傳感器的原理示意圖 (a)位移傳感器(b)加速度傳感器(c)力傳感器 (d)扭矩傳感器(e)壓力傳感器,16,翼片式空氣流量計,圖4.16 翼片式空氣流量計的結(jié)構(gòu),17,圖4.19 翼片式空氣流量計電路原理,圖4.20 翼片式空氣流量計的工作原理,18,線性輸出型 節(jié)氣門位置傳感器 結(jié)構(gòu)與輸出特性 (a)結(jié)構(gòu)組成(b)輸出特性,線性輸出型節(jié)氣門位置傳感器與ecu的連接,19,壓阻式進氣壓力傳感器的結(jié)構(gòu),壓阻式進氣壓力傳感器的工作原理,20,加速踏板位置傳感器的電路與輸出特性 1傳感器可調(diào)范圍；2控制使用范圍；3全閉；4全開,21,