学号：
姓名：田坤 吴红 王林
前言
电阻式传感器按其工作原理可分为：电阻应变式；电位计式；热电阻式；半导体热能电阻传感器等。 目前，传感器的重要性正日益为人们所认识，国内外都已将传感器技术列为优先发展的科技领域之一。而电阻式传感器是把位移、力、压力、加速度、扭矩等非电物理量转换为电阻值变化的传感器。电阻式传感器与相应的测量电路组成的测力、测压、称重、测位移、加速度、扭矩等测量仪表是冶金、电力、交通、石化、商业、生物医学和国防等部门进行自动称重、过程检测和实现生产过程自动化不可缺少的工具之一。 一、电阻式传感器的发展方向
1. 普通电阻应变计朝向高精度、使用方便快捷、省力方向发展。随着电阻应变计本身及电子技术的快速发展,对于一般的应力测量要求更加精确、准确、快速以满足人们在各种高效工作中的需求。目前，为了适应越来越广泛的需要 ,更为优良的酚醛胶、环氧胶、环氧一酚醛胶以及聚酞亚胺胶等也相继问世。但性能更完善的胶粘剂将会有更美好的前景。
2．传感器用电阻应变计要求多功能、高稳定性 。电阻应变计是一种把应变信号直接转化成电信号的敏感元件 ,因而适用于制作各种传感器 ,电阻应变计式传感器主要用于测力 (或称重)、压力 、加速度 、位移、扭矩等 。过去电阻应变计式传感器主要用于试验研究工作 ,而现在 ,称重传感器和压力传感器往往用于工业检测以及生产线的称重计量和控制。而且在医学和生物工程等方面的使用也有所增加。通常要求传感器具有电信号输出稳定、响应速度快以及体积小、重量轻等,而电阻应变计式传感器都能满足这样的条件。传感器用应变计,除了要求具有 良好的温度 自补偿以外 ,往往还要求具有蠕变 、滞后、弹性模量自补偿等多种功能 ,在使用温度范围内具有较高的长 期稳定性。
聚酰亚胺板材3．特殊环境用电阻应变计的多样化及稳定性的提高。特殊环境一般是指高温低温、核辐射、强磁场等条件。场等条件。目前高温下的应变测量,对于粘帖式的高温应变计 ,在3 50
变压器油箱℃以下温度范围的测量技术比较成熟。而焊接式 高温应变计静态应变测量范围为80 0一 1《 X 洲 〕 ℃，空间技术及原子能反应堆的发展对高温应变计的要求更高。而原子能部门的研究对象,由高速增殖堆转向核裂变堆 ,高能超导线圈的开发 ,对高磁场 、超低温 (一 2 6 9 ℃ ) 下应变测量的需求以及各种尖端技术的发展。都刺激着电阻应变计技术的发展。所以提高在高温或低温下的稳定性仍然是电阻应变计研究的重要课题。
二、应变式电阻传感器工作原理及其发展现状
原理：电阻应变式传感器的工作原理是以应变效应为基础的。它由弹性体、电阻应变片及若干元器件组成。将四片（或8片） 电阻应变片粘贴在弹性体上, 当有负荷作用时, 弹性体在贴片处即产生拉、压成双的弯曲应力（或剪应力）, 从而使应变片发生阻值变化, 利用惠斯顿电桥电路就可输出电信号（见图1）传感器的工作原理框图如图2 所示。电阻应变式传感器按用途可分为:称重传感器、测力传感器、压力传感器、扭矩传感器等
现状：美国于 197 0一 1 9 8 0 年间,在 N A S A 空间开发的高峰期 ,伴随国内原能汽车、航
空及其它重工业等产业部门的技术改造 ,开发了各种电阻应变计,如美国维谢公司生产的电阻应变计品种规格达4 万种以上。日本的每家应变计生产厂也都有上千个以上品种规格。据报道 ,日本在 1988 年电阻应变计的生产量为 40 0一 45 0 万片。其中,常温 环境应力— 应变测量用的普通应变计占 6 5%一7 5%,高温、大应变测量等特殊应变计和传感器用应变计占25 %~ 35 %。
我国的电阻应变计技术自八十年代中期引进国外生产技术以来 ,应变计的产质量和数量都有很大提高,据推测,1997年,电阻应变计的产量在550 ~ 600 万片左右 ,其中传感器用片(特别是称重传感器用片)约占 6 5 % 一7 5 %,一般应力分析用片占 2 5 % 一 3 1 %,而特殊用应变计不足 1 % 。
三、电阻应变式传感器的应用
1、天平称重
传感器B的一头固定在天平底座D上, 被称物体F对称盘A产生压力F1, F1使传感器产生变形, 应变片受力后拉伸或压缩, 电桥失去平衡, 同时产生差动信号, 通过输出端1、2、3、4传送到天平的测量线路, 然后由天平的线路来完成整个天平的测量过程。
2、检测耗能设备有关参数
静音冷却塔 电阻应变式侧力传感器在功率测定方面的应用就是这种例子2 测功机广泛应用于使用中的汽车、拖拉机、飞机、船舶、工程机械、矿山机械的实际抢出功率和工作效率的在线检测, 它为设备优化设计和质检提供可亦的数据。以前的测功机采用机械刻度盘式, 目前正逐渐被带徽机的数显式测功机所取代。功率测定对于确定新设计的动力机械的工作能力、能源消耗、效率、使用寿命及安全性能等都是一个极为重要的特性参数, 对老设备进行技术改造也需要进行功率测定。功率测定的首要问题是选择合适的测力传感器, 这种传感器既要满足一定的技术指标, 又要满足设备的结构尺寸要求。例如, SL型传感器就是为改造小功率柴油机测功设备而专门研制的。现在，电阻应变式测力传感器在柴油机生产等行业得到广泛应用, 为提高内燃机的品质、降低能耗起到重要的作用。
3、能源计量
能源在贸易和使用中精确的计量是十分必要的。原来的计量器具都是机械式的, 存在称量慢、精度低、操作维修不方便等缺陷。目前由于传感器技术的飞速发展, 各种电子计量器具应用已十分普迫。如对煤等固体然料进行计量的器具有：电子皮带秤、电子汽车衡、电子轨道衡、电厂用的实物校验装置、抓斗秤等, 而液体状的油类燃料可用电子容器秤。这些
电子秤的核心元件就是电阻应变式称重传感器。例如电子汽车衡就是由秤台、四只或六只传感器、传力机构、智能仪表及打印机等组成的。为了满足科学研究工作的需要, 用精密级传感器制成的称重计量装置, 可进行高分辫率的计量。此外, 还有用电阻应变式传感器制成的密度计、压力检测装置等等,都是能源计量的重要手段。
四、对新型传感器的研究一角。
NASA 格林研究中心正在开发研制一种最低程度介入的集成传感器的工作,该传感器是为了实现高温环境下实时应变、热流的测量。该传感器可封装为单一个体,可同时反映材料和组件的应力、应变等多种模式,这在发动机研制和确认阶段是非常有用的。一个主要的技术难题是把目前几种测量用的专一传感器结合起来,集成为单个的薄膜传感器。研究的最终目标是把传感器直接淀积(或生成)在发动机部件内部,或淀积在一个小而薄的基底膜上,可以把该膜粘贴在要测量的发动机组件上。目前已制造出了几个铂、铂-铑合金和氧化铝传感器样件,传感器安装在应力不变的氧化铝梁架上,目前仅在试验室进行了试验。
五、电阻式传感器的缺点：
(1) 有较大的非线性、输出信号较弱，但可采取一定的补偿措施。因此它 广泛应用于自动测试和控制技术中。
(2) 随着时间和环境的变化，构成传感器的材料和器件性能会发生变化。因此不适用于长期监测，因为时漂、温漂较大，长时间测的话可能就无法取得真实有效的数据。
(3)易受到电场、磁场、振动、辐射、气压、声压、气流等的影响。
六、传感器的应用选择参数：
(1)电阻传感器的测量范围，应力传感器可测出10（-2）～～10（7）N的力，可制成各种机械量传感器。
(2)电阻传感器精度和灵敏度可达到很高，灵敏度可达到几十mv/m，高精度的传感器的误差可达0.1%～～0.01%。
(3)频率响应特性好，响应时间为10（-7）～～10（-11）S，可测几十到几百赫兹的动态过程。
(4)电阻式传感器在恶劣环境下、大加速度和振动条件下工作，只要进行适当的构造设计及选用合适的材料，也能在高温（低温）、强腐蚀及核辐射条件下可靠的工作。
(5)对电阻应变式传感器，应变计的品种多。
我们在传感器选择的时候可以根据其参数特性结合工作环境进行合理的选择，使我们的工作能有效的、顺利的完成。
总结：在写这篇报告中，我们小组三人查阅了很多期刊、杂志和根据从《自动检测技术》这本书，了解到了很多有关电阻式传感器的发展与应用。以上是通过我们看过那些研究性的文章后挑选出的集中与当今社会紧密联系的几种有关电阻式传感器的应用。在写这篇文章后，我们深有感触，认识到电阻式传感器在我们的生活中应用广泛，在学校中我们的飞思卡尔智能车竞赛都需要应用到此类传感器。最后感谢老师对我们精心的指导。
参考文献：
[1]上海天平仅器总厂（）孙健 上海宝通沈球电子有限公司 《仪表技术》1998年第6期31页
[2]《能源工程》1995年第1期 钟海见 （浙江省标准计量局 ）
灯光控制器
医学成像系统
[3]周利军 吴广宁 唐平 王洪亮 宿冲 《电力系统自动化》 2006 第10期 - 万方数据
雨水弃流井[4] 王志丽 修德斌 邢涛 施云波 王立权 《传感器与微系统》 2009 第4期 - 万方数据
[5] 高晓蓉 《传感器技术》
[6] 肖 斌 高振玲 华北航天工业学院学报 第10卷第二期 ， 2006年6月。
[7] 马西秦 《自动检测技术》
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议