简介

传感器是实验测量获取信息的重要环节，通常传感器是指一个完整的测量系统或装置，它能感受规定的被测量并按一定规律转换成输出信号，传感器给出的信号是电信号，而它感受的信号不必是电信号，因此这种转换在非电量的电测法中应用极为广泛。

目前传感器技术发展极为迅速，已经逐渐形成为一门新的学科，其应用领域十分广泛，如现代飞行技术、计算机技术、工业自动化技术以及基础研究等，传感技术已成为现代信息技术的三大基础之一。

n        传感器构成

l        敏感元件：是指传感器中能直接感受或响应被测量的部分

l        转换元件：是指传感器中能将敏感元件感受或响应到的量转换成电信号。

 

 

n        传感器种类

l        物理型：利用某些材料本身所具有的内在特性或以传感器结构为基础。光敏电阻

l        化学型：利用化学物质的成份、浓度等信息转换为电信号

l        生物型：利用生物活性物质选择性识别。近年来发展很快的传感器。

n        传感器的一般特性

指输出信号与输入物理量之间的关系

理想情况：Y = ax，a为灵敏度系数

实际情况：

 

电阻应变式传感器灵敏度特性的研究

电阻式传感器的种类很多，应用范围也很广，可测量温度、应变、重量等。

n        实验要求：

l        了解电阻应变式传感器的基本原理，结构，基本特性和使用方法。

l        研究比较电阻应变式传感器配合不同转换和测量电路的灵敏度特性。

l        掌握电阻应变式传感器的使用方法和使用要求。

 

n        理论基础

l        （金属材料电阻应变式）敏感元件的结构

上图中的1是敏感栅，它用厚度为0.003～0.101mm的金属箔栅状或用金属线制作。

l        （电阻应变式传感器）原理

敏感元件（弹性元件）+变换测量电路

 

如下图：

 

l        转换电路

使用的电桥电路有

单臂电桥：R₁为应变片

半桥电路：R₁R₂为应变片

全桥电路：R₁R₂R₃R₄为应变片

当电桥平衡时

a.     单臂电桥

当R₁变化时，

此法有非线性误差

b.     半桥电路

当R₁R₂变化时，

成线性关系。

c.     全桥电路

当R₁R₂R₃R₄变化时

灵敏度最高

 

注意事项

n        运放调零：打开电源，+，—15V电源（运放的工作电压）也打开。将 运放+，— 端接地⊥，输出端接数字电压表的输入端，“增益”电位器调大，调节“调零”电位器使电压表指示为零（2V档）。拆除连线。在以后的实验中保持两电位器不变。（如已调零可不调）

n        桥路联接：关闭电源，接好联线。打开电源，调节电位器WD使电压表指示为零（2V档），如不能调零则选一较小的稳定值为零点，在以后的实验中保持电位器不变。

n        拔线时千万不要拽线，应拿住头部轻旋拔下。

n        直流电源选8V，可用电压表测量一下。以免电压过大损坏应变片或造成自热效应。

 

思考题

n        简述金属材料电阻应变式传感器的工作原理。

n        在转换电路中，直流电桥和交流电桥各有什么优缺点。

 

参考资料

1.         金篆芷. 现代传感技术. 北京：电子工业出版社

2.         陶宝祺，王妮. 电阻应变式传感器. 北京：国防工业出版社]