2.1應(yīng)變式傳感器ppt課件

1、2.1.1 工作原理2.1.2 金屬應(yīng)變片的主要特性2.1.3 測量電路2.1.4 應(yīng)變式傳感器應(yīng)用返 回l金屬應(yīng)變片式傳感器的核心元件是金屬應(yīng)變片，金屬應(yīng)變片式傳感器的核心元件是金屬應(yīng)變片，它可將試件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成電阻變化。它可將試件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成電阻變化。l優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 精度高，測量范圍廣精度高，測量范圍廣l 頻率響應(yīng)特性較好頻率響應(yīng)特性較好l 結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，重量輕結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，重量輕l 可在高可在高(低低)溫、高速、高壓、強(qiáng)烈振溫、高速、高壓、強(qiáng)烈振動(dòng)、強(qiáng)磁場及核輻射和化學(xué)腐蝕等惡劣條件下動(dòng)、強(qiáng)磁場及核輻射和化學(xué)腐蝕等惡劣條件下正常工作正常工作l 易于實(shí)現(xiàn)小型化、固態(tài)化易

2、于實(shí)現(xiàn)小型化、固態(tài)化l 價(jià)格低廉，品種多樣，便于選擇價(jià)格低廉，品種多樣，便于選擇l應(yīng)力：所謂應(yīng)力是在外力作用的影響下，物體內(nèi)部產(chǎn)生的力。l應(yīng)變：金屬桿在受拉力時(shí)會(huì)產(chǎn)生伸長變形，伸長量與金屬桿原長之比就叫做應(yīng)變。應(yīng)變一般很小，以微應(yīng)變來度量l胡克定律：在彈性范圍內(nèi)，材料的應(yīng)力和應(yīng)變保持比例關(guān)系。l泊松比：l彈性模量：1.金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)電阻應(yīng)變效應(yīng)：當(dāng)金屬絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí) 其電阻值將發(fā)生變化AlRF l、A 、 RdAldAAldlAdR2上一頁返 回下一頁AAllRR對于半徑為r的圓導(dǎo)體，A=r2，A/A=2r/r又由材料力學(xué)可知，在彈性范圍內(nèi)， 上一頁返 回下一頁Errll/,

3、/,/)21 (ERR為導(dǎo)體的縱向應(yīng)變，其數(shù)值一般很小，常以微應(yīng)變度量；為電阻絲材料的泊松比，一般金屬=0.30.5；為壓阻系數(shù)，與材質(zhì)有關(guān)；為應(yīng)力值；E為材料的彈性模量； /210RRk21/0k材料的幾何尺寸變化引起的材料的電阻率隨應(yīng)變引起的壓阻效應(yīng)）金屬材料：k0以前者為主，則k01+2=1.73.6半 導(dǎo) 體：k0值主要是由電阻率相對變化所決定0kRR上一頁返 回下一頁l金屬絲式l l金屬箔式l l金屬薄膜式l 回線式短接式 上一頁返 回下一頁上一頁返 回下一頁 金屬電阻絲應(yīng)變片的基本結(jié)構(gòu) 1-基片；2-電阻絲；3-覆蓋層；4-引出線 l敏感柵；敏感柵；l由金屬細(xì)絲繞成柵形。電阻應(yīng)變片

4、的電由金屬細(xì)絲繞成柵形。電阻應(yīng)變片的電阻值為阻值為60、120、200等多種規(guī)格，等多種規(guī)格，以以120最為常用。應(yīng)變片柵長大小關(guān)系最為常用。應(yīng)變片柵長大小關(guān)系到所測應(yīng)變的準(zhǔn)確度，應(yīng)變片測得的應(yīng)到所測應(yīng)變的準(zhǔn)確度，應(yīng)變片測得的應(yīng)變大小是應(yīng)變片柵長和柵寬所在面積內(nèi)變大小是應(yīng)變片柵長和柵寬所在面積內(nèi)的平均軸向應(yīng)變量。的平均軸向應(yīng)變量。l基底和蓋片基底和蓋片基底用于保持敏感柵、引線的幾何形狀線的形狀和相對位置，還可保護(hù)敏感柵。基底的全長稱為基底長，其寬度稱為基底寬。 引線引線 是從應(yīng)變片的敏感柵中引出的細(xì)金屬線。對引線材料是從應(yīng)變片的敏感柵中引出的細(xì)金屬線。對引線材料的性能要求：電阻率低、電阻溫度系

5、數(shù)小、抗氧化性能好、的性能要求：電阻率低、電阻溫度系數(shù)小、抗氧化性能好、易于焊接。易于焊接。 粘結(jié)劑粘結(jié)劑 用于將敏感柵固定于基底上，并將蓋片與基用于將敏感柵固定于基底上，并將蓋片與基底粘貼在一起。使用金屬應(yīng)變片時(shí)，也需用粘結(jié)底粘貼在一起。使用金屬應(yīng)變片時(shí)，也需用粘結(jié)劑將應(yīng)變片基底粘貼在構(gòu)件表面某個(gè)方向和位置劑將應(yīng)變片基底粘貼在構(gòu)件表面某個(gè)方向和位置上。以便將構(gòu)件受力后的表面應(yīng)變傳遞給應(yīng)變計(jì)上。以便將構(gòu)件受力后的表面應(yīng)變傳遞給應(yīng)變計(jì)的基底和敏感柵。的基底和敏感柵。 常用的粘結(jié)劑分為有機(jī)和無機(jī)兩大類。有機(jī)常用的粘結(jié)劑分為有機(jī)和無機(jī)兩大類。有機(jī)粘結(jié)劑用于低溫、常溫和中溫。常用的有聚丙烯粘結(jié)劑用于低

6、溫、常溫和中溫。常用的有聚丙烯酸酯、酚醛樹脂、有機(jī)硅樹脂，聚酰亞胺等。無酸酯、酚醛樹脂、有機(jī)硅樹脂，聚酰亞胺等。無機(jī)粘結(jié)劑用于高溫，常用的有磷酸鹽、硅酸、硼機(jī)粘結(jié)劑用于高溫，常用的有磷酸鹽、硅酸、硼酸鹽等。酸鹽等。金屬電阻應(yīng)變片，材料電阻率隨應(yīng)變產(chǎn)生的變化很小，可忽略金屬電阻應(yīng)變片，材料電阻率隨應(yīng)變產(chǎn)生的變化很小，可忽略 0)21 (KRR應(yīng)變片電阻的相對變化與應(yīng)變片縱向應(yīng)變成正比，應(yīng)變片電阻的相對變化與應(yīng)變片縱向應(yīng)變成正比， 并且對同一電阻材料，并且對同一電阻材料， K0=1+2是常數(shù)。是常數(shù)。其靈敏度系數(shù)多在其靈敏度系數(shù)多在1.73.6之間。之間。 上一頁返 回下一頁l在絕緣基底上，將厚度

7、為0.0030.01mm電阻箔材，利用照相制板或光刻腐蝕的方法，制成適用于各種需要的形狀 箔式應(yīng)變片 上一頁返 回下一頁（1尺寸準(zhǔn)確，線條均勻，適應(yīng)不同的測量要求， （2可制成多種復(fù)雜形狀尺寸準(zhǔn)確的敏感柵 （3與被測試件接觸面積大，粘結(jié)性能好。 散熱條件好，允許電流大，靈敏度提高。（4橫向效應(yīng)可以忽略。（5蠕變、機(jī)械滯后小，疲勞壽命長。 缺點(diǎn)： 電阻值的分散性大 上一頁返 回下一頁l采用真空蒸發(fā)或真空沉積等方法在薄的絕緣基片上形成厚度在0.1m以下的金屬電阻材料薄膜敏感柵，再加上保護(hù)層，易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化批量生產(chǎn) l優(yōu)點(diǎn)：應(yīng)變靈敏系數(shù)大，允許電流密度大，工作范圍廣，易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)l問題：難控制電阻

8、與溫度和時(shí)間的變化關(guān)系 上一頁返 回下一頁K為金屬應(yīng)變片的靈敏系數(shù)。為金屬應(yīng)變片的靈敏系數(shù)。 測量結(jié)果表明，應(yīng)變片的靈敏系數(shù)測量結(jié)果表明，應(yīng)變片的靈敏系數(shù)K恒小于線材的恒小于線材的靈敏系數(shù)靈敏系數(shù)KS。原因主要是膠層傳遞變形失真及橫向效。原因主要是膠層傳遞變形失真及橫向效應(yīng)。應(yīng)。 KRR ? RRKbOlrdld0 敏感柵半圓弧形部分敏感柵半圓弧形部分r應(yīng)變片的這種既受軸應(yīng)變片的這種既受軸向應(yīng)變影響，又受橫向應(yīng)變影響，又受橫向應(yīng)變影響而引起電向應(yīng)變影響而引起電阻變化的現(xiàn)象稱為橫阻變化的現(xiàn)象稱為橫向效應(yīng)。向效應(yīng)。 rnnlrnKKHxy 121 橫向靈敏系數(shù)與軸向靈敏系數(shù)之比值，稱為橫向效應(yīng)橫向

9、靈敏系數(shù)與軸向靈敏系數(shù)之比值，稱為橫向效應(yīng)系數(shù)系數(shù)HH。即：。即：可見，可見，r r愈小、愈小、l l愈大，則愈大，則HH愈小。即敏感柵越窄、基長越愈小。即敏感柵越窄、基長越長的應(yīng)變片，其橫向效應(yīng)引起的誤差越小。長的應(yīng)變片，其橫向效應(yīng)引起的誤差越小。應(yīng)變片粘貼在被測試件上，當(dāng)溫度恒定時(shí)，其加載特應(yīng)變片粘貼在被測試件上，當(dāng)溫度恒定時(shí)，其加載特性與卸載特性不重合，即為機(jī)械滯后。性與卸載特性不重合，即為機(jī)械滯后。11機(jī)械應(yīng)變機(jī)械應(yīng)變RR卸載卸載加載加載指指示示應(yīng)應(yīng)變變i i 機(jī)械滯后值還與應(yīng)變片所承受的應(yīng)變量有關(guān)，加載機(jī)械滯后值還與應(yīng)變片所承受的應(yīng)變量有關(guān)，加載時(shí)的機(jī)械應(yīng)變愈大，卸載時(shí)的滯后也愈大。

10、時(shí)的機(jī)械應(yīng)變愈大，卸載時(shí)的滯后也愈大。產(chǎn)生原因：應(yīng)變片在承受機(jī)械應(yīng)變后的殘余變形，使產(chǎn)生原因：應(yīng)變片在承受機(jī)械應(yīng)變后的殘余變形，使敏感柵電阻發(fā)生少量不可逆變化；在制造或粘貼應(yīng)變敏感柵電阻發(fā)生少量不可逆變化；在制造或粘貼應(yīng)變片時(shí)，敏感柵受到的不適當(dāng)?shù)淖冃位蛘辰Y(jié)劑固化不充片時(shí)，敏感柵受到的不適當(dāng)?shù)淖冃位蛘辰Y(jié)劑固化不充分等。分等。對于粘貼好的應(yīng)變片，當(dāng)溫度恒定時(shí)，不承受應(yīng)變時(shí)，對于粘貼好的應(yīng)變片，當(dāng)溫度恒定時(shí)，不承受應(yīng)變時(shí)，其電阻值隨時(shí)間增加而變化的特性，稱為應(yīng)變片的零點(diǎn)其電阻值隨時(shí)間增加而變化的特性，稱為應(yīng)變片的零點(diǎn)漂移。漂移。產(chǎn)生的原因：敏感柵通電后的溫度效應(yīng)；應(yīng)變片的內(nèi)產(chǎn)生的原因：敏感柵通電后

11、的溫度效應(yīng)；應(yīng)變片的內(nèi)應(yīng)力逐漸變化；粘結(jié)劑固化不充分等。應(yīng)力逐漸變化；粘結(jié)劑固化不充分等。 如果在一定溫度下，使應(yīng)變片承受恒定的機(jī)械應(yīng)變，如果在一定溫度下，使應(yīng)變片承受恒定的機(jī)械應(yīng)變，其電阻值隨時(shí)間增加而變化的特性稱為蠕變。一般蠕變其電阻值隨時(shí)間增加而變化的特性稱為蠕變。一般蠕變的方向與原應(yīng)變量的方向相反。的方向與原應(yīng)變量的方向相反。在一定溫度下，應(yīng)變片的指示應(yīng)變對測試值的真實(shí)應(yīng)在一定溫度下，應(yīng)變片的指示應(yīng)變對測試值的真實(shí)應(yīng)變的相對誤變的相對誤差不超過規(guī)定范圍差不超過規(guī)定范圍（一般為（一般為10%10%）時(shí)的）時(shí)的最大真實(shí)應(yīng)變值。最大真實(shí)應(yīng)變值。真實(shí)應(yīng)變是由于工真實(shí)應(yīng)變是由于工作溫度變化或承受

12、作溫度變化或承受機(jī)械載荷，在被測機(jī)械載荷，在被測試件內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力時(shí)試件內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力時(shí)所引起的表面應(yīng)變。所引起的表面應(yīng)變。j真實(shí)應(yīng)變真實(shí)應(yīng)變gg指示應(yīng)變指示應(yīng)變i i100%190%上一頁返 回下一頁1、敏感柵電阻隨溫度的變化引起的誤差。當(dāng)環(huán)境溫度變化t 時(shí)，敏感柵材料電阻溫度系數(shù)為，則引起的電阻相對變化為2、試件材料的線膨脹引起的誤差。當(dāng)溫度變化t時(shí)，因試件材料和敏感柵材料的線膨脹系數(shù)不同，應(yīng)變片將產(chǎn)生附加拉長或壓縮），引起的電阻相對變化 溫度誤差 tKRKRRsgtt)(0000tRRRRtt00tKtKRRsgtt)(/000可得由于溫度變化而引起的總電阻變化為tKRtRRRRsgttt)(0

13、00 單絲自補(bǔ)償法 自補(bǔ)償法 組合式自補(bǔ)償法 線路補(bǔ)償法電橋補(bǔ)償法、熱敏電阻溫度補(bǔ)償 上一頁返 回下一頁 測量應(yīng)變時(shí)，使用兩個(gè)應(yīng)變片，一片貼在被測試件測量應(yīng)變時(shí)，使用兩個(gè)應(yīng)變片，一片貼在被測試件的表面的表面, ,稱為工作應(yīng)變片稱為工作應(yīng)變片R1 R1 。另一片貼在與被測試件材。另一片貼在與被測試件材料相同的補(bǔ)償塊上，稱為補(bǔ)償應(yīng)變片料相同的補(bǔ)償塊上，稱為補(bǔ)償應(yīng)變片R2R2。在工作過程。在工作過程中補(bǔ)償塊不承受應(yīng)變，僅隨溫度發(fā)生變形。中補(bǔ)償塊不承受應(yīng)變，僅隨溫度發(fā)生變形。補(bǔ)償應(yīng)變片粘貼示意圖補(bǔ)償應(yīng)變片粘貼示意圖R1R2補(bǔ)償塊補(bǔ)償塊試件試件把把R1R1與與R2R2接入電橋相鄰臂上，接入電橋相鄰臂上，

14、當(dāng)被測試件不承受應(yīng)變時(shí)，當(dāng)被測試件不承受應(yīng)變時(shí)，R1R1和和R2R2處于同一溫度場，調(diào)整電處于同一溫度場，調(diào)整電橋參數(shù)，可使電橋輸出電壓為橋參數(shù)，可使電橋輸出電壓為零，即：零，即： 032410 RRRRAU 選擇選擇R1=R2=RR1=R2=R及及R3=R4=rR3=R4=r。 當(dāng)溫度升高或降低當(dāng)溫度升高或降低t t 時(shí)，若時(shí)，若R1t=R2tR1t=R2t，即兩個(gè)，即兩個(gè)應(yīng)變片的熱輸出相等，則電橋的輸出電壓為：應(yīng)變片的熱輸出相等，則電橋的輸出電壓為： 02121213224110 ttttttttRRArRrRrRrRrArRRrRRARRRRRRAU 若被測試件受應(yīng)變作用時(shí)，工作片若被測

15、試件受應(yīng)變作用時(shí)，工作片R1R1感受應(yīng)變，阻感受應(yīng)變，阻值變化值變化R1 R1 ；補(bǔ)償片；補(bǔ)償片R2R2不承受應(yīng)變，阻值不變。此時(shí)不承受應(yīng)變，阻值不變。此時(shí)電橋輸出電壓為電橋輸出電壓為 ArRKRArRRRRRRRAUtt 132241110 由上式可知，電橋輸出電壓由上式可知，電橋輸出電壓U0U0只與應(yīng)變只與應(yīng)變 有關(guān)，與溫有關(guān)，與溫度無關(guān)。度無關(guān)。電橋補(bǔ)償法要達(dá)到全補(bǔ)償，需滿足下列三個(gè)條件：電橋補(bǔ)償法要達(dá)到全補(bǔ)償，需滿足下列三個(gè)條件： R1R1和和R2R2須屬于同一批號的，即它們的電阻溫須屬于同一批號的，即它們的電阻溫度系數(shù)度系數(shù) 、線膨脹系數(shù)、線膨脹系數(shù) 、應(yīng)變靈敏系數(shù)、應(yīng)變靈敏系數(shù)K

16、K都相同，兩都相同，兩片的初始電阻值也要求相同；片的初始電阻值也要求相同； 用于粘貼補(bǔ)償片的構(gòu)件和粘貼工作片的試件二用于粘貼補(bǔ)償片的構(gòu)件和粘貼工作片的試件二者材料必須相同，即要求兩者線膨脹系數(shù)相等；者材料必須相同，即要求兩者線膨脹系數(shù)相等； 兩應(yīng)變片處于同一溫度環(huán)境中。兩應(yīng)變片處于同一溫度環(huán)境中。 此方法簡單易行，能在較大溫度范圍內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)償。此方法簡單易行，能在較大溫度范圍內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)償。缺點(diǎn)是條件不易滿足，尤其是條件缺點(diǎn)是條件不易滿足，尤其是條件。在某些測試條。在某些測試條件下，溫度場梯度較大，件下，溫度場梯度較大，R1R1和和R2R2很難處于相同溫度點(diǎn)。很難處于相同溫度點(diǎn)。 根據(jù)被測試件承受應(yīng)

17、變的情況，可以不另加專門的根據(jù)被測試件承受應(yīng)變的情況，可以不另加專門的補(bǔ)償塊，而是將補(bǔ)償片貼在被測試件上，這樣既能起到補(bǔ)償塊，而是將補(bǔ)償片貼在被測試件上，這樣既能起到溫度補(bǔ)償作用，又能提高輸出的靈敏度。溫度補(bǔ)償作用，又能提高輸出的靈敏度。 梁受彎曲應(yīng)變時(shí)，應(yīng)變片梁受彎曲應(yīng)變時(shí)，應(yīng)變片R1R1和和R2R2的變形方向相反，上面受拉，的變形方向相反，上面受拉，下面受壓，應(yīng)變絕對值相等，符號相反，將它們接入電橋的相鄰下面受壓，應(yīng)變絕對值相等，符號相反，將它們接入電橋的相鄰臂后，可使輸出電壓增加一倍。當(dāng)溫度變化時(shí)，應(yīng)變片臂后，可使輸出電壓增加一倍。當(dāng)溫度變化時(shí)，應(yīng)變片R1R1和和R2R2阻值變化的符號相

18、同，大小相等，電橋不產(chǎn)生輸出，達(dá)到了補(bǔ)償阻值變化的符號相同，大小相等，電橋不產(chǎn)生輸出，達(dá)到了補(bǔ)償?shù)哪康?。?gòu)件受單向應(yīng)力時(shí)，將工作應(yīng)變片的目的。構(gòu)件受單向應(yīng)力時(shí)，將工作應(yīng)變片R2R2的軸線順著應(yīng)變方的軸線順著應(yīng)變方向，補(bǔ)償應(yīng)變片向，補(bǔ)償應(yīng)變片R1R1的軸線和應(yīng)變方向垂直，的軸線和應(yīng)變方向垂直，R1R1和和R2R2接入電橋相接入電橋相鄰臂，其輸出為鄰臂，其輸出為1210KRARU構(gòu)件受彎構(gòu)件受彎曲應(yīng)力曲應(yīng)力構(gòu)件受單向應(yīng)力構(gòu)件受單向應(yīng)力l粘貼在被測部位上的是一種特殊應(yīng)變片，粘貼在被測部位上的是一種特殊應(yīng)變片，當(dāng)溫度變化時(shí)，產(chǎn)生的附加應(yīng)變?yōu)榱慊虍?dāng)溫度變化時(shí)，產(chǎn)生的附加應(yīng)變?yōu)榱慊蛳嗷サ窒?，這種應(yīng)變片稱為

19、溫度自補(bǔ)償相互抵消，這種應(yīng)變片稱為溫度自補(bǔ)償應(yīng)變片。利用這種應(yīng)變片來實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)應(yīng)變片。利用這種應(yīng)變片來實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ǚQ為應(yīng)變片自補(bǔ)償法。償?shù)姆椒ǚQ為應(yīng)變片自補(bǔ)償法。la. 選擇式自補(bǔ)償應(yīng)變片選擇式自補(bǔ)償應(yīng)變片lb. 雙金屬敏感柵自補(bǔ)償應(yīng)變片雙金屬敏感柵自補(bǔ)償應(yīng)變片 優(yōu)點(diǎn)：容易加工，成本低，缺點(diǎn)：只適用特定試件材料，溫度補(bǔ)償范圍也較窄。上一頁返 回下一頁由式由式(2.1.16)可知，實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)臈l件為可知，實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)臈l件為 當(dāng)被測試件的線膨脹系數(shù)當(dāng)被測試件的線膨脹系數(shù)g已知時(shí)，通過選擇敏感柵材料，已知時(shí)，通過選擇敏感柵材料， 使下式成立使下式成立 (2.1.21) 即可達(dá)到溫度自補(bǔ)償?shù)?/p>

20、目的。即可達(dá)到溫度自補(bǔ)償?shù)哪康摹?)(0tKtsgt)(0sgKR1R2組合自補(bǔ)償法敏感柵絲由兩種不同溫度系數(shù)的金屬絲串接組成 選用兩者具有不同符號的電阻溫度系數(shù)調(diào)整R1和R2的比例，使溫度變化時(shí)產(chǎn)生的電阻變化滿足 t2t1)()(RR通過調(diào)節(jié)兩種敏感柵的長度來控制應(yīng)變片的溫度自補(bǔ)償，可達(dá)0.45m/的高精度 上一頁返 回下一頁)()(/111222112221ggttKKRRRRRR熱敏電阻熱敏電阻RtRt與應(yīng)變片處在相同的溫度下，當(dāng)應(yīng)與應(yīng)變片處在相同的溫度下，當(dāng)應(yīng)變片的靈敏度隨溫度升變片的靈敏度隨溫度升高而下降時(shí)，熱敏電阻高而下降時(shí)，熱敏電阻RtRt的阻值下降，使電橋的阻值下降，使電橋的輸

21、入電壓增加，從而的輸入電壓增加，從而提高了電橋的輸出電壓。提高了電橋的輸出電壓。選擇分流電阻選擇分流電阻R R的值，的值，可以使應(yīng)變片靈敏度下可以使應(yīng)變片靈敏度下降對電橋輸出的影響得到很好的補(bǔ)償。降對電橋輸出的影響得到很好的補(bǔ)償。熱敏電阻補(bǔ)償法熱敏電阻補(bǔ)償法上一頁返 回下一頁1 1 直流電橋直流電橋2 2 非線性誤差及其補(bǔ)償非線性誤差及其補(bǔ)償 l 直流電橋的工作原理直流電橋的工作原理 )()()(-214343214321L3241LRRRRRRRRRRRRRRRRRUIIL=0時(shí)電橋平衡平衡條件 :R1R4=R2R3 R1/R2=R3/R4 R1+R1R2R4R3UILRL上一頁返 回下一頁

22、 當(dāng)電橋后面接放大器時(shí)當(dāng)電橋后面接放大器時(shí), 電橋輸出端看成電橋輸出端看成開路開路.電橋的輸出式為：電橋的輸出式為： URRRRRRRRU)(432132410應(yīng)變片工作時(shí)，其電阻變化應(yīng)變片工作時(shí)，其電阻變化R 上一頁返 回下一頁)()()(44332211332244110RRRRRRRRRRRRRRRRUU采用等臂電橋，即采用等臂電橋，即R1= R2= R3=R4=R 。此時(shí)式。此時(shí)式(2.1.24)可寫為可寫為)2)(2()(4321324143210RRRRRRRRRRRRRRRUU當(dāng)當(dāng)Ri R ( i=1,2,3,4) 時(shí)，略去上式中的高階微量，那么時(shí)，略去上式中的高階微量，那么 R

23、RRRRRRRUU432104432104UKU上一頁返 回下一頁 Ri R時(shí)，電橋的輸出電壓與應(yīng)變成線性關(guān)系。時(shí)，電橋的輸出電壓與應(yīng)變成線性關(guān)系。 若相鄰兩橋臂的應(yīng)變極性一致，即同為拉應(yīng)變或壓應(yīng)變時(shí)，若相鄰兩橋臂的應(yīng)變極性一致，即同為拉應(yīng)變或壓應(yīng)變時(shí)，輸出電壓為兩者之差；若相鄰兩橋臂的應(yīng)變極性不同，則輸出電壓為兩者之差；若相鄰兩橋臂的應(yīng)變極性不同，則輸出電壓為兩者之和。輸出電壓為兩者之和。 若相對兩橋臂應(yīng)變的極性一致，輸出電壓為兩者之和；反若相對兩橋臂應(yīng)變的極性一致，輸出電壓為兩者之和；反之則為兩者之差。之則為兩者之差。 電橋供電電壓電橋供電電壓U越高，輸出電壓越高，輸出電壓U0越大。但是，

24、當(dāng)越大。但是，當(dāng)U大時(shí)，大時(shí)，電阻應(yīng)變片通過的電流也大，若超過電阻應(yīng)變片所允許通電阻應(yīng)變片通過的電流也大，若超過電阻應(yīng)變片所允許通過的最大工作電流，傳感器就會(huì)出現(xiàn)蠕變和零漂。過的最大工作電流，傳感器就會(huì)出現(xiàn)蠕變和零漂。 增大電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)增大電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)K，可提高電橋的輸出電壓。，可提高電橋的輸出電壓。上一頁返 回下一頁略去分母中的R1/R1項(xiàng) ,假設(shè)R1/R11單臂電橋，即R1橋臂變化R，理想的線性關(guān)系 實(shí)際輸出電壓實(shí)際輸出電壓 上一頁返 回下一頁RRUU4010211424RRRRURRRUU電橋的相對非線性誤差為電橋的相對非線性誤差為 KRRRRRRUU2121121112

25、111100（1采用半橋差動(dòng)電橋 R1R2F4332211110RRRRRRRRRUUU0R1R1R4R3UR2R2上一頁返 回下一頁RRUU20R1R2R3R4=R，R1R2=R 嚴(yán)格的線性關(guān)系電橋靈敏度比單臂時(shí)提高一倍溫度補(bǔ)償作用上一頁返 回下一頁輸出電壓為：RRUU0U0R1R1UR2R2R4R4R3R3上一頁返 回下一頁l某應(yīng)變片的電阻R=350歐姆，用作應(yīng)變 的傳感元件。l1求l2若電橋供電電壓為3V，求全橋輸出RRmm/800Rl1 應(yīng)變式力傳感器l2 應(yīng)變式壓力傳感器l3. 應(yīng)變式液體重量或液位傳感器l4 應(yīng)變式加速度傳感器上一頁返 回下一頁上一頁返 回下一頁（a實(shí)心圓柱；（實(shí)心

26、圓柱；（b空心圓筒；空心圓筒； ESFll楊氏模量楊氏模量面積面積? ESF? ESFkkRRESkkZ? FkRRzR5R8R7R6R1R2R3R4R5R8R7R6R1R2R3R4UoUF(1) (1) 等強(qiáng)度梁等強(qiáng)度梁一端固定，一端自由，厚度一端固定，一端自由，厚度為為h,h,長度長度l l，固定端寬度為，固定端寬度為b0,b0,力力F F 作用在三角形頂點(diǎn)。其作用在三角形頂點(diǎn)。其表面應(yīng)變?yōu)楸砻鎽?yīng)變?yōu)?：? 620EhbFlE4 4只應(yīng)變片只應(yīng)變片此位置上下兩側(cè)分別粘有此位置上下兩側(cè)分別粘有4 4只應(yīng)只應(yīng)變片，變片，R1R1、R4R4同側(cè)；同側(cè)；R3 R3 、R2R2同側(cè)，這兩側(cè)的應(yīng)變方向剛同側(cè)，這兩側(cè)的應(yīng)變方向剛好相反，且大小相等，可構(gòu)成好相反，且大小相等，可構(gòu)成全差動(dòng)電橋。全差動(dòng)電橋。RRlKEhbFEhbFlKKRRSSS662020EURR0由于是全差動(dòng)電橋，應(yīng)有：由于是全