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　　電子電工儀表基本知識(shí)

　　學(xué)習(xí)電子電工儀表的基本知識(shí)是正確使用和維護(hù)電子電工儀表的基礎(chǔ)。本節(jié)將敘述常用電子電工儀表的分類、面板符號(hào)、精確度等級(jí)和一般電子電工儀表的基本結(jié)構(gòu)。

　　一、常用電子電工儀表的分類

　　電子電工儀表按測(cè)量對(duì)象不同，分為電流表(安培表)、電壓表(伏特表)、功率表(瓦特表)、電度表(千瓦時(shí)表)、歐姆表等;按儀表工作原理的不同分為磁電式、電磁式、電動(dòng)式、感應(yīng)式等;按被測(cè)電量種類的不同分為交流表、直流表、交直流兩用表等;按使用性質(zhì)和裝置方法的不同分為固定式(開關(guān)板式)、攜帶式;按誤差等級(jí)不同分為0.1級(jí)、0.2級(jí)、0.5級(jí)、1.0級(jí)、1.5級(jí)、2.5級(jí)和4級(jí)共七個(gè)等級(jí)。

FAW-500g，F(xiàn)AW-1kg，F(xiàn)AW-1.2kg，F(xiàn)AW-2kg，F(xiàn)AW-2.5kg，F(xiàn)AW-3kg，F(xiàn)AW-5kg

FAT-7.5kg，F(xiàn)AT-10kg，F(xiàn)AT-15kg，F(xiàn)AT-20kg，F(xiàn)AT-30kg，F(xiàn)AT-45kg，F(xiàn)AT-60kg，F(xiàn)AT-100kg

FASB-5kg，F(xiàn)ASB-7kg，F(xiàn)ASB-10kg，F(xiàn)ASB-15kg，F(xiàn)ASB-20kg，F(xiàn)ASB-25kg，F(xiàn)ASB-30kg，F(xiàn)ASB-45kg，F(xiàn)ASB-50kg，F(xiàn)ASB-60kg，F(xiàn)ASB-75kg，F(xiàn)ASB-100kg

FAJ-2kg FAJ-3kg FAJ-5kg FAJ-6kg FAJ-7kg FAJ-10kg FAJ-15kg FAJ-20kg

FAD-5kg FAD-6kg FAD-7.5kg FAD-10kg FAD-15kg FAD-20kg FAD-30kg FAD-45kg FAD-60kg FAD-100kg

FAK-3kg FAK-6kg FAK-10kg FAK-12kg FAK-15kg FAK-20kg FAK-25kg FAK-30kg FAK-35kg FAK-40kg FAK-45kg FAK-60kg FAK-120kg FAK-150kg FAK-200kg

FATS-5kg，F(xiàn)ATS-7.5kg，F(xiàn)ATS-10kg，F(xiàn)ATS-15kg，F(xiàn)ATS-20kg，F(xiàn)ATS-25kg，F(xiàn)ATS-30kg，F(xiàn)ATS-45kg，F(xiàn)ATS-60kg，F(xiàn)ATS-100kg

力敏傳感器是使用zui廣泛的一種傳感器，它是檢測(cè)氣體、液體、固體等所有物質(zhì)間作用力能量的總稱，也包括測(cè)量高于大氣壓的壓力計(jì)以及測(cè)量低于大氣壓的真空計(jì)。力敏傳感器的種類甚多、傳統(tǒng)的測(cè)量方法是利用彈性元件的形變和位移來(lái)表示，但它的體積大、笨重、輸出非線性。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，利用半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)和良好的彈性，研制出半導(dǎo)體力敏傳感器，主要有硅壓阻式和電容式兩種，它們具有體積小、重量輕、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，因此半導(dǎo)體力敏傳感器得到廣泛應(yīng)用。當(dāng)對(duì)一塊半導(dǎo)體在某一晶向上施加應(yīng)力時(shí)，其電阻率會(huì)產(chǎn)生一定的變化。這種導(dǎo)體電阻率變化和應(yīng)力之間的相互關(guān)系稱為半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)，利用此效應(yīng)制成的力學(xué)量傳感器稱為壓阻式力敏傳感器，它有兩種類型，一類是將半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)粘貼在彈性元件上制成的傳感器，稱為粘貼型壓阻式傳感器，另一類是在半導(dǎo)體材料的基片上用集成電路工藝制成的擴(kuò)散電阻，使應(yīng)變計(jì)與硅襯底形成同一整體的傳感器，稱為擴(kuò)散型壓阻式傳感 器。

  粘貼型壓阻式力敏傳感器由四只半導(dǎo)體應(yīng)變片接成全橋形式，用粘合劑貼在彈性元件上構(gòu)成，它具有很高的應(yīng)變靈敏系數(shù)，一般為20～200，因此輸出高，輸出靈敏度一般為15～0mV/V，但易發(fā)生零點(diǎn)漂移與蠕變，同時(shí)還存在半導(dǎo)體應(yīng)變片和彈性元件熱膨脹所帶來(lái)的溫度漂移等影響。擴(kuò)散型壓阻式力敏傳感器大都采用單晶硅和半導(dǎo)體平面工藝制成的。一般以N 型硅為襯底，采用氧化、擴(kuò)散等工藝將硼原子沿給定的晶向擴(kuò)散到n 型硅襯底材料中，形成P 型擴(kuò)散層。

  結(jié)果硼擴(kuò)散區(qū)便形成應(yīng)變電阻，并用襯底形成一個(gè)整體，當(dāng)它受到壓力作用時(shí)，應(yīng)變電阻發(fā)生變化，從而使輸出發(fā)生變化。

  壓阻式力敏傳感器有靈敏度高、精度高、體積小、重量輕、工作頻率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。

  電容式力敏傳感器近來(lái)得到了迅速發(fā)展，這種傳感器的核心部分是對(duì)壓力敏感的電容器。力敏電容器的電容量是由電極面積和兩個(gè)電極間的距離決定。

  當(dāng)硅膜片兩邊存在壓力差時(shí)，硅膜片產(chǎn)生形變，電容器極板間的間距發(fā)生變化，從而引起電容量的變化。這樣，電容變化量與壓差有關(guān)，因此，就可作為力敏傳感器。它與壓阻式力敏傳感器相比，具有靈敏度高、溫度穩(wěn)定性好、壓力量程大等特點(diǎn)。表5-1 是按工作原理對(duì)力敏傳感器進(jìn)行分類，本章主要介紹半導(dǎo)體應(yīng)變片構(gòu)成的力敏傳感器的應(yīng)用技術(shù)。

傳感器的基本知識(shí)

1.1 傳感器的定義和組成

廣義地說(shuō)，傳感器是指將被測(cè)量轉(zhuǎn)化為可感知或定量認(rèn)識(shí)的信號(hào)的傳感器。從狹義方面講，感受被測(cè)量，并按一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)化為同種或別種性質(zhì)的輸出信號(hào)的裝置。傳感器一般由敏感元件、轉(zhuǎn)換元件、測(cè)量電路和輔助電源四部分組成，其中敏感元件和轉(zhuǎn)換元件可能合二為一，而有的傳感器不需要輔助電源。

1.2 傳感器技術(shù)的基本特性

在測(cè)試過(guò)程中，要求傳感器能感受到被測(cè)量的變化并將其不失真地轉(zhuǎn)換成容易測(cè)量的量。被測(cè)量有兩種形式：一種是穩(wěn)定的，稱為靜態(tài)信號(hào)；一種是隨著時(shí)間變化的，稱為動(dòng)態(tài)信號(hào)。由于輸入量的狀態(tài)不同，傳感器的輸入特性也不同，因此，傳感器的基本特性一般用靜態(tài)特性和動(dòng)態(tài)特性來(lái)描述。衡量傳感器的靜態(tài)特性指標(biāo)有線性度、靈敏度、遲滯、重復(fù)性、分辨率和漂移等。影響傳感器的動(dòng)態(tài)特性主要是傳感器的固有因素，如溫度傳感器的熱慣性等，動(dòng)態(tài)特性還與傳感器輸入量的變化形式有關(guān)。