电阻应变式传感器实验报告

大连理工大学

大 学 物 理 实 验 报 告

院（系） 材料学院 专业 材料物理 班级 0705 姓 名 童凌炜 学号 200767025 实验台号 实验时间 2009 年 03 月 06 日，第 二 周，星期 五 第 5-6 节

教师签字 成 绩

实验名称 电阻应变式传感器

教师评语

实验目的与要求：

1. 学习电阻应变式传感器的基本原理、 结构、 特性和使用方法 2. 测量比较几种应变式转换电路的输出特性和灵敏度 3. 了解温度变化对应变测试系统的影响和温度补偿方法

主要仪器设备：

CSY10A型传感器系统实验仪

实验原理和内容： 1. 应变效应

导体或半导体在外力的作用下发生机械变形时， 其阻值也会发生相应的变化， 成为应变效应。 电阻应变片的工作原理即是基于这种效应， 将本身受力形变时发生的阻值

篇一：电阻应变式传感器教案

专业课教案 2010年全国职业培训 参评组别：

优秀教研成果评选活动参评教案

专业分类：机电类 课程名:传感器及应用

电阻应变式传感器

作者姓名： 吕 小 亚

单 位: 陕西省彬县职业教育中心

通讯地址: 彬县西大街34号

邮政编码: 713500

联系电话: 18717285091

课题 电阻应变式传感器

一、教学设计

1、教材地位和作用

《传感器及应用》开设在机电专业第二学年，本书内容安排采用总分的结构，第二章分别介绍各类传感器的原理及应用，第一节《电阻应变式传感器》正是其中最简单最典型的一类传感器。这一节课的作用就知识体系而言，是机械、电子、化学、光学等基础知识的综合运用；就教学策略而言，是让学生掌握一种学习模式：掌握原理——实验论证——拓展应用——创新提高，而这个模式是后续章节每一种传感器的整体教学思路。

2、学情分析

本课题的授课对象是08机电2、3班。班内相当一部分学生初中没毕业，逻辑能力抽象思维能力差，前面学习的专业知识并不扎实，学生心态也比较浮躁，好的方面的是，学生好奇心强，好动性强，经过实习生活阅历有所丰富，对专业以及将来的职业有了比较理性的认识，学习的主动性有所提高。

3、教学目标定位

知识目标：1、掌握应变效应及电

辽宁科技学院 电信学院实验中心

实验1电阻应变式传感器实验

实验项目编码： 实验项目时数：2

实验项目类型：综合性（） 设计性（√） 一、实验目的

1．在《传感器技术》课程中，电阻应变式传感器是教学中的重点内容之一。通过本实验，了解半桥和全桥回路在电阻应变式传感器中的应用；熟悉应变片在受拉或受压时的特性；掌握桥式放大器在应变片输出信号中的应用。

验证性（）

二、实验内容及基本原理

（一）实验内容

本实验以金属箔式应变片为研究对象，通过设计不同的测量放大电路，来深入了解应变式传感器的原理以及特性。

（二）基本原理

电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成，是一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。

此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将弹性元件的变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。

1．应变片的电阻应变效应

所谓电阻应变效应是指具有规则外形的金属导体或半导体材料在外力作用下产生应变而其电阻值也会产生相应地改变，这一物理现象称为“电阻应变效应”。

以圆柱形导体为例：设其长为：L、半径为r、材料的电阻率为

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本手册只提供给产品操作者参考，学者的专业理论及实验原理没有必然性指导义务。 本手册由本公司著作。未经本公司书面授权，本手册中之任何部分皆不可以任何形式影印、复制或网络传播

北京杰创永恒科技有限公司

1

目录

一、产品简介 ................................................................................................................................... 3 二、实验箱组成 ............................................................................................................................... 3 三、产品特点 ..............

1、 一应变片的电阻R0=120Ω，K=2.05，用作应变为800μm/m的传感元件。 (1)求△R与△R/R； (2)若电源电压Ui=3V，求其惠斯通测量电桥的非平衡输出电压U0。

解：(1)△R/R=Kε=2.05x800μm/106μm

-3

=1.64x10

-3-3

则△R=1.64x10 x R=1.64x10 x 120Ω=0.197Ω

Ui(2) U0 =4xKε=

3?1.64?10?3V=1.23mV 4

2、如果将 120Ω的应变片贴在柱形弹性试件上，

-42

该试件的截面积 S=0.5×10m，材料弹性模量

1124

E=2×10N/ m。若由5×10N的拉力引起应变片电阻变化了 1.2Ω，求该应变片的灵敏系数 K。

解：△R/R=1.2/120=0.01 ε

5x104=σ/E=F/SE=0.5x10?4x2x1011=0.005

K=△R/R/ε=2

3、以阻值R=120Ω，灵敏系数 K=2.0的电阻应变片与阻值 120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为3V，并假定负载电阻为无穷大，当应变片的应变为 2με和2000με时，分别求出单臂、双臂差动电

武汉理工大学《传感器原理及应用》课程设计说明书

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前 言

传感器是感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号（通常为电信号）的器件或装置，传感器是发展仪器仪表、自动控制和广泛应用计算机的前提条件。《传感器原理与应用》课程主要研究各类传感器的工作原理、简单结构以及实际的应用。

本课程设计时间为两周，课程设计旨在培养学生的综合应用能力，通过本实践环节，使学生加深对理论知识的理解，加深对传感器性能、检测电路的形式与配接、信号的分析与处理等内容的了解，使学生对测控系统的应用与设计有感性认识，为后续课程、毕业设计和工程实践服务。

本文设计了一个电阻应变式的称重传感器。电阻应变式称重传感器是基于这样一个原理：弹性体（弹性元件，敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在他表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，电阻应变片变形

第5章 电阻应变式传感器

学习要点：

1.掌握传感器的工作原理及性能

2.了解传感器的结构、种类

3.掌握测量电路及其补偿方法

4.掌握应变片的布置及接桥方式

5.了解传感器的应用

电阻应变式传感器的基本原理是将被测非电量转换成与之有确定对应关系的电阻值，再通过测量此电

阻值达到测量非电量的目的。

一、工作原理及结构参数

1. 电阻应变片的工作原理

电阻应变片分为金属电阻应变片和半导体应变片。金属电阻应变片的工作原理是基于导体材料的“电 阻应变效应”，半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的“压阻效应”。

当电阻丝受到拉伸或压缩时，其几何尺寸和电阻值同时发生变化，电阻的相对变化为

ρρ+εμ+=d)21( RdRx

对于金属材料来说，电阻应变效应是主要的。由于压阻系数很小，电阻率的变化可以忽略不计，所以 有 x)21( RdRεμ+=

其灵敏度 0/12xdRRSμε==+

对于半导体材料来说，其压阻效应远大于其应变效应，所以有

xLEdRdRεπρρ==

其灵敏度 ERdRSLxπε==0

和金属电阻应变片相比，半导体应变片具有灵敏度系数大，横向效应小

第5章 电阻应变式传感器

学习要点：

1.掌握传感器的工作原理及性能

2.了解传感器的结构、种类

3.掌握测量电路及其补偿方法

4.掌握应变片的布置及接桥方式

5.了解传感器的应用

电阻应变式传感器的基本原理是将被测非电量转换成与之有确定对应关系的电阻值，再通过测量此电

阻值达到测量非电量的目的。

一、工作原理及结构参数

1. 电阻应变片的工作原理

电阻应变片分为金属电阻应变片和半导体应变片。金属电阻应变片的工作原理是基于导体材料的“电 阻应变效应”，半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的“压阻效应”。

当电阻丝受到拉伸或压缩时，其几何尺寸和电阻值同时发生变化，电阻的相对变化为

ρρ+εμ+=d)21( RdRx

对于金属材料来说，电阻应变效应是主要的。由于压阻系数很小，电阻率的变化可以忽略不计，所以 有 x)21( RdRεμ+=

其灵敏度 0/12xdRRSμε==+

对于半导体材料来说，其压阻效应远大于其应变效应，所以有

xLEdRdRεπρρ==

其灵敏度 ERdRSLxπε==0

和金属电阻应变片相比，半导体应变片具有灵敏度系数大，横向效应小

武汉理工大学《传感器原理及应用》课程设计说明书

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前 言

传感器是感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号（通常为电信号）的器件或装置，传感器是发展仪器仪表、自动控制和广泛应用计算机的前提条件。《传感器原理与应用》课程主要研究各类传感器的工作原理、简单结构以及实际的应用。

本课程设计时间为两周，课程设计旨在培养学生的综合应用能力，通过本实践环节，使学生加深对理论知识的理解，加深对传感器性能、检测电路的形式与配接、信号的分析与处理等内容的了解，使学生对测控系统的应用与设计有感性认识，为后续课程、毕业设计和工程实践服务。

本文设计了一个电阻应变式的称重传感器。电阻应变式称重传感器是基于这样一个原理：弹性体（弹性元件，敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在他表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，电阻应变片变形

基于电阻应变式传感器电子秤设计

电子秤设计

一、 内容提要

电子秤具有称重精确度高，简单实用，携带方便成成本低，制作简单，测量准确，分辨率高，不易损坏和价格便宜等优点。是家庭购物使用的首选。其电路构成主要有测量电路，差动放大电路，A/D转换，显示电路。其中测量电路中最主要的元器件就是电阻应变式传感器。电阻应变式传感器是传感器中应用最多的一种，广泛应用于电子秤以及各种新型结构的测量装置。而差动放大电路的作用就是把传感器输出的微弱的模拟信号进行一定倍数的放大，以满足A/D转换器对输入信号电平的要求。A/D转换的作用是把模拟信号转变成数字信号，进行模数转换，然后把数字信号输送到显示电路中去，最后由显示电路显示出测量结果。

二、 设计内容及总体方案

内容是设计一个手提电子秤 要求：

1、电阻应变式传感器 2、秤重范围为2kg

3、电路由测量电桥，差动放大电路，A/D转换电路，显示电路组成 4、工作原理，附系统原理图 首先利用由电阻应变式传感器组成的测量电路测出物质的重量信号，以模拟信号的方式传送到A/D转换器。其次，由A/D转换电路把由差动放大器电路把传感器输出的微弱信号进行一定倍数的放大，然后送A/D转换电路中。再由A/D转换电路把接收到的模拟信号转换成数字信号