第2节应变式传感器课件.ppt

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1、2 应变式传感器,金属丝式应变片金属箔式应变片测量电路应变式传感器应用,2 应变式传感器,应变式传感器的优缺点：,优点：精度高，测量范围广 频率响应特性较好 结构简单，尺寸小，重量轻 可在高(低)温、高速、高压、强烈振动、强磁场及 核辐射和化学腐蚀等恶劣条件下工作 易于实现小型化、固态化 价格低廉，品种多样，便于选择缺点：非线性 输出信号弱 抗干扰能力差,应变式传感器的优缺点：优点：精度高，测量范围广,材料：,1.敏感栅 金属丝（0.0150.05）mm 电阻（60，120，200）栅长（100，200）mm 栅宽（1，0.5，0.2）mm选材要求：较大的Ks（常数）具有高而稳定的电阻率（决定

2、圈数）电阻温度系数要小 抗氧化，耐腐蚀 足够的抗拉强度 加工性能良好 易于焊接,材料：1.敏感栅 金属丝（0.0150.05）mm,材料名称主要成分灵敏系数Ks电阻率电阻温度系数线膨胀系数,镍铬铁合金Ni(36)3.21.01757.2230动态铁铬,2.基底和盖片 保护敏感栅。纸（不能太厚），一般为（0.02 0.04）mm。基底长：基底的全长，基底宽：基底宽度3.粘结剂,有机硅树脂,无机,聚酰亚胺,磷酸盐硅酸硼酸盐,4.引线,直径（0.1-0.15）mm 镀锡铜线，要求电阻率低、电阻温度系数小，抗氧化，易于焊接。,酚醛树脂,聚丙烯酸酯,有机,2.基底和盖片有机硅树脂无机聚酰亚胺磷酸盐4.引

3、线 直径（,3.机械滞后,应变片粘贴在被测试件上，当温度恒定时，其加载特性与卸载特性不重合，其差值即为机械滞后。,机械应变,指示应变,r,卸载,加载,0,3.机械滞后应变片粘贴在被测试件上，当温度恒定时，其加载特性,4.零点漂移和蠕变,零点漂移：指对于粘贴好的应变片，当温度恒定时，即使被测试件未承受应力，指示应变随时间增加产生的变化。原因：敏感栅通电后的温度效应；应变片的内应力逐渐变化；粘结剂固化不充分等。蠕变：当应变片承受恒定的机械应变量时，指示应变随时间发生变化。原因：由于胶层之间发生“滑动”。,4.零点漂移和蠕变零点漂移：指对于粘贴好的应变片，当温度恒,2.温度补偿 单丝自补偿应变片应变

4、片的敏感栅用单一的合金丝制成。优点：结构简单、制造和使用方便双丝组合式自补偿应变片应变片由两种不同电阻温度系数（一正一负）的材料串连组成。优点：两段敏感栅的丝长可调，材料在一定范围内可获得的较 好温度补偿。,2.温度补偿焊点RaRb,若有应变,为达到完全补偿，需满足下列三个条件：R1和R2须属于同一批号的；粘贴补偿片和粘贴工作片的试件二者材料 必须相同；两应变片处于同一温度环境下。,若有应变为达到完全补偿，需满足下列三个条件：,二、金属箔式应变片,箔式应变片的工作原理基本和电阻丝式应变片相同。它的电阻敏感元件不是金属丝栅，而是通过光刻、腐蚀等工序制成的薄金属箔栅，故称箔式电阻应变片，如图：,二

5、、金属箔式应变片箔式应变片的工作原理基本和电阻丝式应,与丝式应变片相比，有如下特点：,优点：很薄，接触面积大 横向效应小，灵敏度大 表面积大，散热好，有较大的输出信号 尺寸准确，可制成任状 便于成批生产 缺点：生产工艺复杂 不适宜高温 价格贵,与丝式应变片相比，有如下特点：优点：很薄，接触面积大,结论：,当RiR时，输出电压与应变呈线性关系；若相邻两桥臂同为拉应变或压应变时，输出 电压为两者之差；若相邻两桥臂的极性不同时，输出电压为两 者之和；若相对两桥臂应变的极性一致，输出电压为 两者之和；若相对桥臂的应变的极性相反，输出电压为 两者之差。,结论：当RiR时，输出电压与应变呈线性关系；,用法

6、二：第一对称电桥,R1=R2=R，R3=R4=R若R1有一增量R，,Ug,R2=R,R4=R,R1=R,R3=R,E,第一对称电桥,A,C,D,用法二：第一对称电桥R1=R2=R，R3=R4=RUgR2,用法三：第二对称电桥,R1=R3=R，R2=R4=R,若R1有一增量R，,令,则，,当k1(RR)，k/(1+k)1/2，其非线性较等臂电桥大；当k1(R R)，k/(1+k)1/2，其非线性可得到很好改善；当k=1时，等臂电桥。,用法三：第二对称电桥R1=R3=R，R2=R4=R若R1有,C02 柱式测力/称重传感器 北京瑞利威尔技术发展有限公司,特点：结构兼顾于柱式、S式的优点，结构紧凑，

7、造型优美，内外螺纹做承载连接，测量精度高，抗偏能力强，可做全密封结构,C02 柱式测力/称重传感器,微型压式传感器YBSC,微型压式传感器YBSC,柱式传感器,RL-BK-1柱式测力/称重传感器,柱式传感器 RL-BK-1柱式测力/称重传感器,BK-5型悬臂梁式测力/称重传感器,BK-5型悬臂梁式测力/称重传感器,梁式力传感器,梁式力传感器,3、应变式压力传感器,（b）,（a）,应变式压力传感器,应变片,测量气体或液体压力的薄板式传感器,圆板内任一点的径向和切向应变值：,圆板上各点径向应力和切向应力：,3、应变式压力传感器（b）（a）应变式压力传感器应变片P,采用变厚度膜片技术和高精度大阻值应

8、变片，具有输出信号大、精度高、抗振动、结构坚固、耐腐蚀等特点。适用于石油钻井、固井、压裂车等设备高压力测量。,电阻压力式应变传感器,采用变厚度膜片技术和高精度大阻值应变片，具有输出信号大、精度,采用独特的机械密封结构技术，使传感器在高压高脉动介质下能正常工作，可以在压力脉动频率40次/分、压力波动幅度高达50Mpa的恶劣环境中，完成对气体或液体介质的压力测量。,超高压电阻应变式压力传感器,采用独特的机械密封结构技术，超高压电阻应变式压力传感器,产品照片技 术 参 数,要求,掌握：应变效应 应变片结构 横向效应 温度误差的补偿方法 金属箔式应变片的特点,了解：金属应变片传感器的特点 主要特性 测量电路 应变片的应用,要求掌握：应变效应 了解：金属应变片传感器的特点,