电阻式传感器与应变式传感器的工作原理及应用

"《传感器与测试技术》课件-第三章详细探讨了电阻式传感器，尤其是应变式传感器的工作原理、结构、种类、温度误差及其补偿方法，以及测量电桥的相关知识。" 在《传感器与测试技术》的第三章中，主要讲解了电阻式传感器的应用与设计基础，特别是应变式传感器。这种传感器利用材料的电阻应变效应，将待测物理量（如力、压力、位移等）转换为电阻的变化，进而通过测量电阻来获取被测量的数值。应变式传感器通常包括电阻应变片和测量电路两部分，其中电阻应变片是关键的传感转换元件，它将应力或应变转换为电阻变化。 1. 应变式传感器的工作原理——电阻应变效应 当金属材料受到应力作用时，其电阻值会随之改变，这种现象称为电阻应变效应。在应变极限范围内，材料的电阻相对变化与应变成正比。 2. 应变片的种类和结构 应变片通常由基底、敏感栅、覆盖层和引线组成。常见的应变片类型有短接式、箔式，以及用于扭矩测量和流体压力测量的特殊设计。箔式应变片因其优良的性能而得到广泛应用。 3. 应变片的温度误差及其补偿 温度误差是由于环境温度变化导致的测量误差，主要原因包括敏感栅材料的电阻温度系数和试件材料与敏感栅材料的线膨胀系数差异。补偿方法主要包括自补偿法和电桥补偿法，其中电桥补偿法是最常见且有效的方法。 4. 测量电桥 电桥分为平衡电桥和不平衡电桥，主要用于静态和动态参数的测量。直流不平衡电桥将电阻变化转化为电压或电流输出，而交流电桥则考虑了桥臂间的分布电容，适用于交流信号的测量。电桥的连接方式有单臂、差动半桥和差动全桥等形式。 5. 应用领域 应变式传感器因其高精度和广泛的适用性，在国防、冶金、煤炭、化工和交通运输等领域有着广泛的应用，可以根据不同的目的选择不同类型的传感器，如压力、位移、扭矩和流量测量等。 总结起来，本章深入浅出地介绍了电阻式传感器的核心原理，以及在实际应用中如何克服温度误差和实现精确测量的方法，是理解传感器技术不可或缺的基础知识。