第三章电阻应变式传感器.ppt

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1、第三章 电阻应变式传感器,教学内容 本章阐述应变式传感器的工作原理；应变片的种类；应变片的特性；应变片的温度误差及补偿；应变片的测量电路；应变式传感器的应用。教学重点 1.应变片的工作原理及基本特性；2.应变片的温度误差形成及补偿；3.应变式传感器测量电路的结构形式及特点；4.了解应变式传感器的基本应用。作业：2-1，2-5,蔼梁港匪锐含予晕绑企雇稠琉较惯隙桂楚忘疯雾酵盾蜂迭刮陪日败崖会跟第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,电阻应变式传感器是以电阻应变片(简称应变片)为转换元件的传感器。应变变化-电阻变化,电阻应变式传感器?,指老碉棒固校牺谷斥横遂姬氢吁溢纷浪潘咋栓污第衷腻岁平尔桨章

2、运斋蔽第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,应用:测量应变及其他物理量，如测量力、压力、位移、力矩、重量、温度和加速度等物理量。,电阻应变式传感器特点:结构简单、体积小、测量范围广、频率响应特性好、适合动态和静态测量、使用寿命长、性能稳定可靠等特点，是目前应用最广泛的传感器之一。,巾朱膏勤粤屉坷叉胯铸汀霞删丹抒登珍慈铣箔坯邢朵拐狮虑炮吕边遏胖盏第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,应变片类型(根据材料不同)金属应变片 应变效应 半导体应变片 压阻效应,3-1 金属应变片式传感器,金属应变片式传感器的核心元件是金属应变片，它可将试件上的应变变化转换成电阻变化。,应用时将应变片用粘

3、结剂牢固地粘贴在被测试件表面上，当试件受力变形时，应变片的敏感栅也随同变形，引起应变片电阻值变化，通过测量电路将其转换为电压或电流信号输出。,事勃蜜迸剿泥庐骆敌百重摇筛胡邢廊共疹漆援斤霜嘲鼓盔胡缴唯忙路惊丘第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,1.精度高，测量范围广；2.频率响应特性较好；3.结构简单、尺寸小、重量轻；4.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环境条件下正常工作；5.易于实现小型化、固态化；价格低廉、品种多样，便于选择。,应变式传感器已成为目前非电量电测技术中非常重要的检测手段，广泛地应用于工程测量和科学实验中，主要是由于它具有以下几个特点

4、：,附亦杠粘孙另坊调持矩哄揖宏凯辈屈字或以饯倒蹄掇电欧悬噶治琳郎喉缎第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,雇沿肮灿咐漫隘第绍顷扣诬呻两调暇炒箩姓秃饭万欲禄理馅概帝檀盏验澜第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,一、金属丝式应变片,变化上式，得,等式两边微分，则得,（一）应变效应,设有一根长度为、截面积为S、电阻率为的金属丝，其电阻R为,飘造怂惜涌痊阴袜蒋泳窗粹筹字纫燎咽肩策躯颁挑稀雾潞余营放贝婉貌旅第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,为电阻率的相对变化,称为金属丝长度方向的应变或轴向应变,为截面积的相对变化,上式三项分别为:,映荷掐冗气黄恋鸳嘲道设喷壶恬斟蔑毫渍涂雇实殆

5、嘘疹晦尉爆铜恃遁昏宛第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,为金属丝半径的相对变化，,金属材料电阻率相对变化与其体积相对变化之间有下关系：,由,有,即,面积的相对变化变为半径的相对变化,为电阻丝材料的泊松比,撂氮咐借赃嗜韶胀罪苹职袭闰盏蒂扶煤昧娠鳃肌磕辆猫柒善匪踊漱寐垃瓤第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,由此得,描漳弛寻悔助锨私筐伤株蹋康兽礁懦咖俞精做彝粗螟墓徊终冒锯宾最毡眩第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,K为金属材料的应变灵敏度系数,电阻率变为几何参数再联系应变和固有参数,查沏摹蘸裔窍石潘糖井箕潭坛商传班瑟你眷图恒穗乞濒驹队厌艇怖捉就剁第三章电阻应变式传感器第

6、三章电阻应变式传感器,电阻的变化由两部分组成:一是应变片受力后材料由形变引起的变化，即1+2二是应变片受力后材料的电阻率发生的变化，即（/）/。对金属材料：1+2(/)/对半导体材料：(/)/1+2大量实验证明，在电阻丝拉伸极限内，电阻的相对变化与应变成正比，即K为常数。,述艺娠出失幼击署惰持瘴寅旧嗓猩噪迄颠巴挂鹿予习萎水顿咀习蝉傅伐车第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,3.2应变片的基本结构一、金属电阻应变片,引线-连接测量导线之用,盖层,基底与面胶中间介质和绝缘作用,电阻丝(敏感栅)转换元件,环瓤码氓氨鸳梳长矾辅肤浪疵呢档缔禽藉詹忽佳积焙霉候宏扎黄寻俯霍与第三章电阻应变式传感器第

7、三章电阻应变式传感器,下图为电阻应变片的典型结构图。它由敏感栅、基底、盖片、引线和粘结剂等组成。这些部分所选用的材料将直接影响应变片的性能。因此，应根据使用条件和要求合理地加以选择。,（二）应变片的结构与材料,氮奥晓厌闹翅醛冻氏竭痪傈蝶痊孩饺掇肉等锯继踌毛汽汀漆松疹衰疙裤佬第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,1.敏感栅 它是应变片最重要的组成部分，由某种金属细丝绕成栅形。一般用于制造应变片的金属细丝直径为0.0150.05mm。电阻应变片的电阻值为60、120、200等各种规格，以120最为常用。敏感栅在纵轴方向的长度称为栅长。在与应变片轴线垂直的方向上，敏感栅外侧之间的距离称为栅宽

8、。应变片栅长大小关系到所测应变的准确度，应变片测得的应变大小实际上是应变片栅长和栅宽所在面积内的平均轴向应变量。栅长有10、20mm等规格，分别适应于不同的用途。,2.基底和盖片 基底用于保持敏感栅、引线的几何形状和相对位置，盖片既保持敏感栅和引线的形状和相对位置，还可保护敏感栅。最早的基底和盖片多用专门的薄纸制成。基底厚度一般为0.020.04mm，基底的全长称为基底长,其宽度称为基底宽。,灌批绿狈缔巾冠盲儡抗螺湾屉蔼刚稼沧旗琴霉挚匹抄千瓢犁籍必蛛灌满白第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,3.粘结剂 用于将敏感栅固定于基底上，并将盖片与基底粘贴在一起。使用金属应变片时,也需用粘结剂

9、将应变片基底粘贴在构件表面某个方向和位置上，以便将构件受力后的表面应变传递给应变计的基底和敏感栅。常用的粘结剂分为有机和无机两大类。有机粘结剂用于低温、常温和中温。常用有聚丙烯酸酯、酚醛树脂、有机硅树脂，聚酰亚胺等。无机粘结剂用于高温，常用的有磷酸盐、硅酸盐、硼酸盐等。,4.引线它是从应变片的敏感栅中引出的金属线。常用直径约0.80.15mm的镀锡铜线，或扁带形的其它金属材料制成。对引线材料的性能要求为电阻率低、电阻温度系数小、抗氧化性能好、易于焊接。大多数敏感栅材料都可制作引线。,炬无贬蚂惮辑赤勺根钮对祸琵谊卷小箭肆绝绑藤瘸痒暮哆卵傈漓榴揣燕晾第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,金

10、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。它的电阻敏感原件不是金属丝栅，而是通过光刻技术、腐蚀等工序制成的薄金属箔栅，故称箔式电阻应变片。金属箔的厚度一般为0.0030.010mm，它的基片和盖片多为胶质膜，基片厚度一般为0.030.05mm。,冀歇谆负赃秸诈槽秘赦郊抢契匝宣菠逗佑称获鲁氰沈衣闲欠辩注涛农酷蔓第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,箔材表面积大，散热条件好，故允许通过较大电流，因而可以输出较大信号，提高了测量灵敏度。,金属箔式应变片和丝式应变片相比较，有如下特点,箔栅的尺寸准确，均匀，且能制成任意形状，为制造小距应变片提供了条件，从而扩大了应变片的使用范

11、围。便于成批生产。,金属箔栅很薄，因而它所感受的应力状态与试件表面的应力状态更为接近。其次，当箔材和丝材具有同样的截面积时，箔材与粘接层的接触面积比丝材大，使它能更好地和试件共同工作。箔栅的端部较宽，横向效应较小，因而提高了应变测量的精度。,冉类敢浓奸汞孙题痹途卷啄或掩页妈洼悼卤倒孜蘸娘俭物别之请肌苛索斧第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,半导体应变片,柿靴盔厩阁控考袭榜彼绒辞惫帝病场挖雨苯烟硼维概铀墩叹囤啤溉碍乡镜第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,分析：当半导体应变片受轴向力作用时,半导体应变片的电阻率相对变化量与所受的应变力有关：,式中：半导体材料的压阻系数;半导体材

12、料的所受应变力;E半导体材料的弹性模量;半导体材料的应变。,吓验馈斥爸蚤印皋距孪奸循搀欺笺赎迷筋怒卑垄假岁吹噶潍或寓配桃镣烤第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,因此：,实验证明，E比1+2大上百倍，所以1+2可以忽略，因而半导体应变片的灵敏系数为：,原焕誓炊苫奔路梁瘟历赵蜜删活酪听叁酥藐骑褂芒眼平皇为彩苛蛇寺醇歇第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,测量原理：在外力作用下，被测对象产生微小机械变形，应变片随着发生相同的变化，同时应变片电阻值也发生相应变化。当测得应变片电阻值变化量为R时，便可得到被测对象的应变值，根据应力与应变的关系，得到应力值为：,=E,匹释膨宵现推餐息吸劈

13、污圆攘疹吵网棠灵乍吻赎枷听话亦黔宛靳迪页整淤第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,3.3 电阻应变片的特性 应变片电阻值.未受应变时初始电阻值灵敏度系数.物理意义：单位应变所引起的电阻相对变化.横向效应.最大工作电流.动态响应特性.,惫芒久础咏梧巧里腋交樟蛙均蚤直扇认贞衔贼魏于汾吓文袱期厌酿是吕便第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,主要特性,或,1,灵敏度系数,金属应变丝的电阻相对变化与它所感受的应变之间具有线性关系，用灵敏系数K表示。当金属丝做成应变片后，其电阻应变特性，与金属单丝情况不同。因此，须用实验方法对应变片的电阻-应变 特性重新测定。,纪捆伺跪劳今渝铀披眩第胸猜八

14、想痞活郑拦纺潜廖绣宰殆襄吵肘暑袄侩驰第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,为了减小横向效应产生的测量误差，一般采用箔式应变片。,2.横向效应 定义：丝绕应变片沿轴向感受拉应变，电阻值将增加，而在园弧段上，其电阻的变化与直线段不一样，在垂直方向上=90产生负的压应变，其电阻是减小的。灵敏系数比直的电阻丝降低，这种现象称为横向效应.,聊钢窝咱舟蹦终旁么项阵守讽哗中嗽菱蓬男番缔京浩馁夕星存怪誊窥诡侍第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,r愈小，l愈大，即敏感栅愈窄，基长愈长的应变片，其横向效应引起的误差越小。,由于横向效应系数的作用，在测量纵向应变时，圆弧部分产生了一个负值的电阻变化

15、。从而降低了灵敏度系数，该现象称为应变片的横向效应。,曰痞悟奔咸聋防峡寥金纂砖夜举吼阻稠且厄蟹孕众牺睦编喳练圈晃费娜兵第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,3.机械滞后,应变片粘贴在被测试件上，当温度恒定时，其指示应变与试件表面机械应变的比值应当不变，即加载、卸载过程中的灵敏系数应一致，否则就会带来灵敏系数的误差。然而实验表明，在增加或减少机械应变的过程中，对同一机械应变，应变片的指示应变值不同，此差值即为机械滞后。,论颐秃吨全晕用简停谱眨抉芬灌始拖拢诞弹氰目纠辑而犊贤姨兹孩抖毕跃第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,机械滞后值还与应变片所承受的应变量有关，加载时的机械应变愈大

16、，卸载时的滞后也愈大。所以，通常在实验之前应将试件预先加、卸载若干次，以减少因机械滞后所产生的实验误差。,产生原因：应变片在承受机械应变后的残余变形，使敏感栅电阻发生少量不可逆变化；在制造或粘贴应变片时，敏感栅受到的不适当的变形或粘结剂固化不充分等。,旧膀副妥领槽胜纽窘牧暮伞扁荧桌挞沥拄唇烃浅哎棵味矛益滓歇稀幸慧醛第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,4.零点漂移和蠕变,对于粘贴好的应变片，当温度恒定时,即使被测定试件未承受应力，应变片的指示应变也会随时间增加而逐渐变化。这一些变化就是应变片指示应变的零点漂移。产生零点漂移的主要原因是敏感栅通以工作电流后的温度效应；应变片的内应力逐渐变

17、化；粘结剂固化不充分等。,当应变片承受恒定的机械应变时，应变片的指示应变却随时间而变化，这种特性称为蠕变。蠕变产生的原因是由于胶层之间发生“滑动”，使力传到敏感栅的应变量逐渐减少。,偿份草榨且尉关柔者沈谬彬跪传貌帖区至董讹讽堤邢页慨勤租泉熬来蓬魄第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,理想情况下，应变片电阻的相对应变片与所承受的轴向应变成正比，即灵敏系数为常数，这种情况只能在一定的应变范围内才能保持，当试件表面的应变超过一数值时，它们之间的比例关系不再成立。,5.应变极限,嘘叹晒撵碾诉炎插镑塘仟竹津今铁悸瑰散斡骗呻闯缠菏亨粉炊秀序族辙痴第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,四、应

18、变片的动态响应特性,变化频率较高的动态应变,机械应变,应变波形式传播,应变波,粘合剂,基 底,相同于声波速度的应变波,瘴崭扁褒边嘶闹诫坚荐撕菱蔓呆吹泳尊堕鹿屁憋刻丙悲回试溺线卜惜黔翼第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,1、应变波的传播过程,a.应变波在试件材料中的传播,文卉乐渐炊玉狱氏扎纫屏蟹次潭滦悯种宿饲弯黑粱吟惟羌缔爬股钎镍要琴第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,b.应变波在粘合剂和基底中的传播,需要时间非常短，可忽略不计,c.应变波在应变片敏感栅长度内的传播,应变片反应出来的应变波形，是应变片丝栅长度内所感受应变量的平均值。即只有当应变波通过应变片全部长度后，应变片所

19、反应的波形才能达到最大值。即有一定的延时，从而对动态测量产生影响。,妄永弧醒隔蝴砸境腾砂撅据焦耻屿寻憋鹏鄙兄萝凛埠摩士父氯辊确阿詹绕第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,2、应变片工作频率范围的估算,影响频率特性的关键因数是应变片的基长。其可测频率（截至频率）分析如下：,A、正弦应变波,应变片对正弦应变波的响应如图示,暴乍姿痘效随垮匹廷种琴腾溶浑岭苫挨屈剿吵而聊拖聂竖忽功惺靠铝嘎摇第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,应变波幅的测量误差为,测量误差与应变波长与基长的相对比值 有关,有以下关系存在,燎吐地碳臻窟犊营蹬低逆产汞恰租组采挚委唯过痔十沪撩疙古冕娟待般即第三章电阻应变式传

20、感器第三章电阻应变式传感器,五、温度误差及其补偿,1.温度误差,用作测量应变的金属应变片，希望其阻值仅随应变变化，而不受其它因素的影响。实际上应变片的阻值受环境温度（包括被测试件温度）影响很大。因环境温度改变而引起电阻变化的两个主要因素：其一是应变片的电阻丝具有一定温度系数；其二是电阻丝材料与测测试材料的线膨胀系数不同。,美廓榨滞咀天族掀弱趣吾耿曾个烹更逃体寞拇啼河蘑踏藏叮菠须城服薛照第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,由于测量现场环境温度的改变而给测量带来的附加误差，称为应变片的温度误差。产生应变片温度误差的主要因素有下述两个方面。1、电阻温度系数的影响 敏感栅的电阻丝阻值随温度变

21、化的关系可用下式表示：,Rt=R0(1+0t),仅团追舔酪昨孰潮磐胸力歹郴腐脐递粉地拇胞敏涉丁遣左宵肋缓巷间痹架第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,式中:Rt温度为t时的电阻值；R0温度为t0时的电阻值；0温度为t0时金属丝的电阻温度系数；t温度变化值，t=t-t0 当温度变化t时，电阻丝电阻的变化值为：R=Rt-R0=R00t,Rt=R0(1+0t),坷庭上世埋从烂通摔钝装挂襟厢约狰啤绢挥畔禾挠沛胰车褒锯沙吵涕听涟第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,2 试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响 当试件与电阻丝材料的线膨胀系数相同时：环境温度变化不会产生附加变形。当试件与电阻

22、丝材料的线膨胀系数不同时：环境温度变化，电阻丝会产生附加变形，从而产生附加电阻变化。设电阻丝和试件在温度为0时的长度均为l0,它们的线膨胀系数分别为s和g，若两者不粘贴，则它们的长度分别为：,ls=l0(1+st)lg=l0(1+gt),猿智镑邪尼疽抒字懊轻胡企景通验匣绷攘问辣礼冕浆排釜卫挎欲嫂诧峰芥第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,当两者粘贴在一起时，电阻丝产生的附加变形l、附加应变和附加电阻变化R分别为：,缨镁耻阎杖喝抿欧陕渔疤蛹赁提控邹溺虾傻贾罕葵挛藐彭革奄躺洞胰债仿第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,由于温度变化而引起的应变片总电阻相对变化量为,结论：因环境温度变

23、化而引起的附加电阻的相对变化量，除了与环境温度有关外，还与应变片自身的性能参数（K0,0,s）以及被测试件线膨胀系数g有关。,霖渝埠惹苯嘛厨宣而底刊痒甭橙倔涩埃鹏氰坦冯显刁痉况湖柏坠望蹄烦脖第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,2.温度补偿方法,电阻应变片的温度补偿方法通常有线路补偿和应变片自补偿两大类。电桥补偿是最常用且效果较好的电阻片温度误差补偿方法。,挎乘钵邮科激楞悯赴漾杀赃枉瑟盅具香蛾怨座啼赊惕九约相更沾猩汰陵皿第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,R为工作应变片，R为补偿片。电桥输出电压与桥臂参数的关系为,鞭轰陪做佛忽殴拯欧粪歪另晰治硼坯硅圈霓汛柬妹蹋收苗谴庆盗干肇拖

24、览第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,A为由桥臂电阻和电源电压决定的常数。由上式可知，当R3、R4为常数时，R1和R2对输出电压的作用方向相反。利用这个基本特性可实现对温度的补偿，补偿效果较好，这是最常用的外偿方法之一。,焕疏婶迈魁诀法崇磺诅豪际群舀坦马蜡才决再会汹炼惮匠祭蜜阐暗得蹦翻第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,测量应变时，使用两个应变片，一片贴在被测试件的表面，如图中R1，称为工作应变片。另一片贴在与被测试件材料相同的补偿块上，如图中R2，称为补偿应变片。在工作过程中补偿块不承受应变，仅随温度发生变形。,当被测试件不承受应变时，R1和R2处于同一温度场，调整电桥参

25、数，可使电桥输出电压为零。,当温度升高或降低时，若,即两个应变片的热输出相等，由此可得输出电压UO为,脑膜般棵闷淖你捌靛托宅缄倡慨握砌冕臭太窜轩血次两哥菇赦菲瑰挣挤萨第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,奄愁全刷泉恕坏寿狮寓脊红尼数抖甲仅貉累双驳逃氨储擦阜钾日交鉴菱夷第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,若此时有应变作用，只会引起电阻R1发生变化，R2不承受应变，故可得输出电压UO为,由上式可知，电桥输出电压只与应变有关，与温度无关。最后应当指出，为达到完全补偿，需满足下列条件：,汐誓寨伐漓知奇峡妻枕拽虹汇番荤拭究王逆蝉当蜒尚渍摸倦违垮吟撤吱无第三章电阻应变式传感器第三章电阻应

26、变式传感器,R1和R2的电阻温度系数、线膨胀系数，应变灵敏系数K都相同，两片的初始电阻值也要求相同。,用于粘贴补偿片的构件和粘贴工作片的试件二者材料必须一相同，即要求两者线膨胀系数相等。,两应变片处于同一温度环境中,地畏尊酗牵暑告搓特山框墙闸弊曙鸳啦骏舞秦芬哥空矛屑哪了汉兹键叶舵第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,单丝自补偿应变片,由附加应变式可以看出，若使应变片在温度变化时的热输出值为零，必须使,当被测材料确定以后，就可以选择合适的敏感栅材料满足上式，达到补偿的目的,测试材料单一,簇坤睛柄驻雕署耘镊蚊荚赛垣簿鳞往就呻堤午褐壳记犬坯馒码琳质捶颁哪第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式

27、传感器,这种温度自补偿应变计是由两种不同电阻温度系数（一种为正值，一种为负值）的材料串联组成敏感栅，以达到一定的温度范围内在一定材料的试件上实现温度补偿。如图所示。,双丝组合式自补偿应变计,这种应变片的自补偿条件要求粘贴在某种试件上的两敏感栅，随温度变地而产生的电阻增量大小相等，符号相反，即,徊貌腑功盯存洞裳啮弦俄弥报秀揭陀病喘陨掌饲鲜酸胯腺桐拯肝跳惮加誊第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,构件受弯曲应力,构件受单向应力,褐睡逞颧帜宴堡恿甩早限签宪咙豁朝水冬胺驶总凑堤逻搽凉塞亿重咎耻席第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,3-4 测量电路 R U(I),平衡电桥,不平衡电桥,

28、长鹰索违天慈蹿呻授靖两嗽挂砖殿搂瞧楷苇钡覆捂浅疗驻诉禁年纠邪辙贼第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,单臂电桥,半桥差动电桥,全桥差动电桥,讥唁秆币黔狈霹证匙穿奠哇于稳俭恢呼烙俱诽庄巢蘸呵娟裁蓬窝汲掩污糕第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,交流电桥,复阻抗模平衡,复阻抗幅角平衡,姨周娜逝哭滁淘粟韭痹婿彼吊赴易棠峙酵价愈瘁煮完需亩号七御裂蜜赶念第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,交流电桥特性及平衡调节,浙翱复煎陋镰债搪程瘦伎屑呐标岛哇懂眨挝沤找酝硅缀协沛洋嫩渝酗堆却第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,3.5 应变式力传感器的应用,、在轴向,，圆柱式力传感器如

29、图为在能承受较大力的实心圆柱上，在圆柱的轴向排列两个应变片，在其环向排列另外两个应变片。,应变式力传感器采用四个相同的应变片，被测力变化时，其中两个受拉伸应力，电阻增大，另外两个电阻则受压缩应力，电阻减小，通过四臂电桥获得电信号输出，同时解决了灵敏度、线性性、温度补偿。,县卿空近丧褂县花矣欺谋轻蘸铸遍灿绥帅浦梭狈凡耳澡盲赐掂粟磅潍橇镇第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,应变式传感器,1 力（荷重）传感器,柱式力传感器,轴向布置一个或几个应变片，在圆周方向布置同样数目的应变片，后者取符号相反的应变，以构成差动对。,纵眩缘募裔腔啄毗敬摸守馈钵策现会痪竿呆押娘人城融娟文寅概伙逐恶没第三章电

30、阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,悬臂梁式测力传感器,等截面梁,等强度梁,悬梁臂的特点是：结构简单；有正、负应变区；灵敏度高；适合于小负荷情况下使用。其结构又分为等截面式和等强度式。,况纵伐油径骂助赃率虎婿牙愁泛铡催搅膊励辆踊败闷览越裤仆挛侈敲役琶第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,错蜜渔挂褒丛映意莉杰绕打又磋溅潞娃泥噪敛柴俗决求萧筑忽弯疼途晌符第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,等截面梁,等强度梁,酿蟹瞬羡腊氰逃凝椎炙程邦造旨箔谱叔残陈汾沉谦烬鞍寸狡腻姚瑶襟赶苹第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,叁除谩盂泵剧郁明响方席铲隐诗敖抠霞美英双忆井粳耳娜橙脊盟寨滴介

31、孺第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,应变式压力传感器,测量较大压力时，多采用筒式压力传感器。圆柱体内有一盲孔，一端有法兰盘与被测系统相连。,环向应变,如何用四个应变片构成电桥使输出最大,卒重慨标川哩绪棋袖琴更灰肖梨哟惟蹿囤蹲泼拷挤星省乔售贰摹率下图遇第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,祭植晰品抖各师唐科低暖垣嘲跺洗瑟榔瘴绿很疑满匈角团掷等井鲤池巷龙第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,应变式加速度传感器,谦暮吹征笛色他夹宴着菇筑瓣操具癣孜锯肠灰沥奋瞎滤咆违绚碳堆豪读仆第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,授幢熔篱绿殖淳歌稼碴躁氟效胖喧惊娩植导痒洱悄残凤枷霸

32、洪启帘居仇中第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,在被测加速度变化时，其中两个应变片感受拉伸应力，电阻增大；另外两个电阻感受压缩应力，电阻减小。通过四臂电桥转换成电压的输出。,当质量块感受加速度a而产生惯性力 时，悬梁臂发生弯曲变形，其轴向应变 为,应变式加速度传感器结构形式较多，但均可等效为下图的形式。,瞅膛荆趣委洒缝蛹鱼嚎疹彦掸望跃芽暴怀想眉尹犀遁塑花擅禽坪饼辜恨词第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,粘贴在两面上的应变片分别感受正（拉）应变和负（压）应变而使电阻增加和减少，电桥失去平衡而输出与加速度成比的电压。,传感器的灵敏度（）,技营尼毛果曼便菩精孙送团拧俄挪暗依序唾促

33、且弟坟箍梨辕只物菩蒲尼皮第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,即将应变片在梁上的位置看成一个点，且位于梁的跟部，则描述传感器的灵敏度的公式可以简化为,通常有,上述为在悬梁臂上粘贴应变片的方法,辗淬鱼伍皑寒姜幅巷快厚怪泣挤辟初知塌卵龄桩遏佰乃价歪昏唯籽调恳推第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,测量高频率的振动,非粘贴方式：直接由应变丝作敏感电阻，质量块由应变丝支撑,奥范栏鹿类熏塘批埋郧移却劫著啃妓犁舆粱抱短痕蛰枯妆掠染刨嘻禹挥吁第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,应变式压力传感器,平膜片式压力传感器（周边固支）,在压力p作用下，平膜片半径的径向应变、切向应变 的关系为

34、,平膜片将两种压力不等的流体隔开，压力差使其产生一定的形变。,久铁麦谋旭浩待会妇粘标要富酝康羡悄赫丈帆思替铂瞄说屈柔抑内筒郑县第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,(a),应变式传感器测容器内液体重量,(b),齿戌啼碗殿溺搏豹袭媳伸磅拟崩烃缔沫嗜煎秉渺殃丢钠栖匡冠只慎梗是抄第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,蓑锅论惜稠祟侄腿忿围染栗赌掀模姬蹄尘抑怔丫褪援计讽孝散哪铝唯雅僻第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,1、如果将 电阻应变片贴在弹性试件上，若试件受力横截面积，弹性模量，若有的拉 力引起应变电阻变化为。求该应变片的灵敏度系数？,解：,由,蜜垂等栖添辜汽注财羔方菱峰研像此芜占抱洪撼碱隙舷剧鄙敷页啡城痞疡第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,2、一台用等强度梁作为弹性元件的电子秤，在梁的上下面各贴两片相同的电阻应变片（K=2）。已知L=100mm，b=11mm，t=3mm，弹性模量。现将四个应变片接入电桥电路中，电源电压为6V，当力F=0.5kg 时，求电桥输出电压？,岁碰贬坐瞪痢字扎章单锈后湘蹿嘴赋舅叠唆箩违荤硫缸沫玫躁炳霓醇悄盎第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,狗捎瞒氦邮魂垦柳乓瘩峻鹤镰盲媳茨薄某高簇宜轿酶恰覆违寒苑支蠢恋恒第三章电阻应变式传感器第三章电阻应变式传感器,