传感器与机器视觉 课件 三章 压力检测传感器.pptx

传感器与机器视觉;3.1概述

3.2电阻应变式传感器

3.3压电式传感器

3.4电感式传感器

3.5电容式传感器

;3.1概述

3.2电阻应变式传感器

3.3压电式传感器

3.4电感式传感器

3.5电容式传感器

;压强是垂直地作用在单

位面积上的力。它的大

小由两个因素，即受力

面积和垂直作用力的大

小决定。其表达式为;

压强的单位是“帕斯卡”，简称“帕”，符号为“Pa”。

即1N的力垂直均匀作用在1m2的面积上所形成的压力值为1Pa。

;;工程大气压;标准大气压

;约定毫米汞柱

;约定毫米水柱

;常用压力单位换算;压力的常用表示方式

绝对压力：以绝对真空作为基准所表示的压力。

相对压力：以大气压力作为基准所表示的压力，

由于大多数测压仪表所测得的压力都是相对压力，

故相对压力也称表压力。

真空度（负压）：当绝对压力小于大气压力时，

可用容器内的绝对压力不足一个标准大气压的数值。

绝对压力=大气压力十相对压力

;电阻应变片式压力传感器;压电式压力传感器;电感式和电容式压力传感器;2.力传感器类型;3.1概述

3.2电阻应变式传感器

3.3压电式传感器

3.4电感式传感器

3.5电容式传感器

;组成：由敏感栅1、基底2、盖片3、引线4和粘结剂等组成，敏感栅是实现应变与电阻转换的敏感元件。

;

分类：金属丝式

将金属电阻丝粘贴在绝缘基片上，上面覆盖一层薄膜，使它们变成一个整体。

蠕变较大，金属丝易脱胶；便宜；直径0.015~0.05mm。

;

分类：金属箔式

利用光刻、腐蚀等工艺制成一种很薄的金属箔栅，粘贴在基片上，上面再覆盖一层薄膜而制成。

散热条件较好；蠕变较小；直径0.001~0.01mm。

;

分类：金属薄膜式

采用真空蒸发或真空沉淀等方法在薄的绝缘基片上形成0.1μm以下的金属电阻薄膜的敏感栅,最后再加上保护层。

它的优点是应变灵敏度系数大,允许电流密度大,工作范围广。

;

分类：半导体应变片

基于半导体材料的压阻效应而制成的一种纯电阻性元件。指半导体材料在某一轴向受外力作用时,其电阻率ρ发???变化的现象。

体积小、灵敏度高、机械滞后小

温度稳定性差、非线性严重

;对比：

;（1）应变效应

我们可以做这样一个较简单的实验：取一根细电阻丝，记下其初始阻值（图中为10.01?）。当我们用力将该电阻丝拉长时，会发现其阻值略有增加（增加到为10.05?）。

;（1）应变效应

设有一长度为l、截面积为A、半径为r、电阻率为?的金属单丝，它的电阻值R可表示为

当沿金属丝的长度方向作用均匀拉力（或压力）时，上式中?、r、l都将发生变化，从而导致电阻值R发生变化。

例如

（1）金属丝受拉时，l将变长、r变小，均导致R变大；

（2）某些半导体受拉时,?将变大，导致R变大。

;（1）应变效应

电阻丝及应变片的电阻相对变化量?R?R与材料力学中的轴向应变?x的关系在很大范围内是线性的，即

K—电阻应变片的灵敏度

?x—称为电阻丝的轴向应变，也称纵向应变。?x通常很小，在应变测量中，也常将之称为微应变。;（1）应变效应

原理：将被测量的变化转换为电阻值的变化，再经过转换电路变成电信号输出。

电阻应变片传感器主要由电阻应变片和应变电桥等组成。

;1.应变片传感器原理;（4）应变电桥——惠斯???电桥

电桥平衡：

;（3）应变电桥——惠斯特电桥

单臂桥：

;（3）应变电桥——惠斯特电桥

双臂桥：

;(3)应变电桥——惠斯特电桥

全桥：

;(1)应用：重力测量

;(2)应用：筒式应变片压力传感器

;(3)应用：应变片测转矩

;(4)应用：应变片测液体重量

;3.1概述

3.2电阻应变式传感器

3.3压电式传感器

3.4电感式传感器

3.5电容式传感器

;

分正压电效应和逆压电效应。

正压电效应：某些电介质在沿一定方向上受到外力的作用而变形时，其内部会产生极化现象，同时在它的两个相对表面上出现正负相反的电荷。当外力去掉后，它又会恢复到不带电的状态。当作用力的方向改变时，电荷的极性也随之改变。

;

逆压电效应：当在电介质的极化方向上施加电场，这些电介质也会发生变形，电场去掉后，电介质的变形随之消失；电场方向不同，形变方向不同。

;

一种自