?R?kx?x?ky?y?kx(1??H)?x?k?x R ?x——试件表面纵向线应变 ?y——试件表面横向线应变 kx——纵向灵敏系数，ky——横向灵敏系数 应变片灵敏系数小于应变电阻材料灵敏系数 k?kx(1??H)?kx?k0 5、温度误差的产生及危害 1）温度误差产生原因 ①应变电阻随温度变化 ②试件材料与应变法的线膨胀系数不一致 2）温度误差的危害――产生应变测量误差即“虚假视应变” 温度变化产生的应变片电阻的相对变化可折算成的“虚假视应变”为 二、固态压阻式传感器 （一）半导体压阻效应——应力?使半导体电阻率变化 （二）固态电阻式传感器 特点：在半导体硅材料基底上制成扩散电阻，作为测量传感元件， 优点：无须粘贴，便于传感器的集成化 缺点：易受温度影响。 4.1.3 热电阻和热敏电阻 一、热电阻——金属电阻
1．电阻——温度特性 t??R?（正温度特性） 2．对热电阻材料的要求 ①温度特性的线性度好 ②温度系数大且稳定 ③电阻率 ④物理化学性能稳定 二、热敏电阻——半导体电阻 PTC Positive temperature coefficient CTC critical temperature coefficient NTC negative temperature coefficient NTC——常用于温度测量和温度补偿 PTC、CTC——常用作开关元件 3．NTC热敏电阻 ①电阻——温度特性 结论：1°温度系数比热电阻大几十倍 2°非线性比热电阻严重 ②伏安特性——图4-1-10应根据允许功能确定电流 4.1.4 气敏电阻 一、工作原理 半导体陶瓷与气体接触时电阻发生变化；1接触氧化性气体，电阻↑2接触还原性气体，电阻↓3浓度越大，电阻变化越大。用途：气体识别，浓度检测 1．材料——SnO2应用最广 2．组成 气敏电阻体
加热器 4.1.6 电阻传感器接口电路 一、 电桥电路 2、电桥开路输出电压： ?Z1Z4?U?E?恒压源供电时 ?Z?ZZ3?Z42?1?Z1Z3?Z2Z4??E ?(Z?Z)(Z?Z)1234? 恒流源供电时 U?IZ1Z3?Z2Z4 (Z1?Z2?Z3?Z4)表4-1-1 传感器电桥几种工作情况的对比 传感器电桥的工作情况 恒压源供电 图4-1-15(a) E?R??RT1U??R??RT4R1?Z1?R??R??RT 2R Z2?Z3?Z4?R 恒流源供电 U?I(?R??RT)41?R??RT1?4R 1?R ?2RE?R??RT2R1?R??RT1?2Re?e?1?R ?4R图4-1-15 (b) U?Z1?Z3?R??R??RT U?I(?R??RT)21?R??RT1?2R Z2?Z4?R 1?R ?2Re?1?R ?2Re?图4-1-15(c) U?Z1?R??R??RT E?R2R1 ?RT1?RU?I?R21 ?RT1?2R
Z2?R??R??RT Z3?Z4?R e?0 e?0 图4-1-15 (d) Z1?Z3?R??R??RT ?RU?ER1 ?RT1?RU?I?R Z2?Z4?R??R??RTe?0 Zi?Ri??RiU?U??E??R1?R2?R3???4?R2R4?R1e?0 ?R4? ??R4??（i?1,2,3,4） e?U??U1??R1?R2?R3?R4? ??????U2?R2R4R4??R1?当?Ri??Ri时 3、几点结论： 1）由于温度引起的电阻变化是相同的，因此，如果电阻传感器接在电桥的相邻两臂， 温度引起的电阻变化将相互抵消，其影响将减小或消除； 2）被测非电量若使两电阻传感器的电阻变化符号相同，则应将这两电阻传感器接在电桥的相对两臂，但是这只能提高电桥输出电压，并不能减小温度变化的影响和非线性误差。 3）被测非电量若使两电阻传感器的电阻变化符号相反，则应将这两电阻传感器接在电桥的相邻两臂，即构成差动电桥，这既能提高电桥输出电压，又能减小温度变化的影响和非线性误差。 4）恒流源供电时单臂电桥和差动半桥的温度误差都比恒压源供电时小，恒流源供电时差动全桥在理论上无温度误差。 4、应变电桥 将四个电阻应变片接入图4－1－14(a)电路构成应变电桥。设这四个应变片的型号相同，粘贴处的应变分别为?1,?2,?3,?4,因应变电阻的变化?Ri??Ri，故应变电桥的输出电压近似为
U?U??E??R1?R2?R3?R4?????? ??4?R1R2R4R4?将（4－1－19）式即?Ri?k?i,(i?1,2,3,4)代入上式得 RiU?U??kE??1??2??3??4? 4例题４－１ 采用上下两个如图４－１－１（b）所示的电位器式传感器，构成一个圆形电桥电路。随转动轴转动的绝缘连杆的两端装有电位器的滑臂且作为电压输出端。两电位器的连接端作为电桥电源端。设电位器的电阻为R，其圆弧长为L，圆弧半径为r，即绝缘连杆长2r。试导出电桥输出电压与转角的关系式。 解：圆形电桥电路如图T－4－1所示。其等效电路如图4－1－15(c)所示， 图T－4－1 R0??RR0??R?R2???r?)?U?U??U??? 2R02R0R0?L?90?U0?U(?测量范围为??/2 （二）有源电桥――电桥输出电压U0与传感器电阻相对变化４.2 电容式传感器 4.2.1基本原理与结构类型 ?R成线性关系 R