wy-第3章能量控制型傳感器-2

1、上節(jié)主要內(nèi)容回顧上節(jié)主要內(nèi)容回顧 電位器式傳感器電位器式傳感器 將將位移（線位移或角位移）位移（線位移或角位移）轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為電阻或電壓電阻或電壓的輸出。線性電位器的輸出。線性電位器式傳感器：式傳感器：maxmaxRxxRxmaxmaxUxxUx例題例題：帶負(fù)載的線性電位器傳感器電路如下圖所示。圖中，：帶負(fù)載的線性電位器傳感器電路如下圖所示。圖中， ， ， ，計(jì)算電刷位移為，計(jì)算電刷位移為 時(shí)傳感器電阻值時(shí)傳感器電阻值Rx和空載輸出電壓和空載輸出電壓Ux，若負(fù)載，若負(fù)載 ，則輸出電壓變?yōu)槎嗌?？分析?fù)載誤，則輸出電壓變?yōu)槎嗌伲糠治鲐?fù)載誤差？差？解解：位移x=30cm 時(shí)傳感器電阻和空載輸出電壓分別

2、為：若帶負(fù)載 ，則輸出電壓為： V5maxU k5maxRmmx50maxmmx30k 20LRk330505maxmaxxxRRxV330505maxmaxxxUUxk20LRLxLxxLxLxLRRRRRRRRRRUU)(maxmax1V83. 2203203)35(2032035帶負(fù)載電位器傳感器電路圖%7 . 5%1003383. 2%10011xxLLUUUr 引起的負(fù)載誤差（引起的負(fù)載誤差（空載特性與帶負(fù)載的特性之間的偏差空載特性與帶負(fù)載的特性之間的偏差）為：）為：k100LRLxLxxLxLxLRRRRRRRRRRUU)(maxmaxV96. 210031003)35(10031

3、0035若若 ，則，則 引起的負(fù)載誤差為：引起的負(fù)載誤差為：%3 . 1%1003396. 2%10022xxLLUUUr由此可見，欲使負(fù)載誤差小于由此可見，欲使負(fù)載誤差小于1.0%，必須保證負(fù)載電阻，必須保證負(fù)載電阻 。max20RRL3.2應(yīng)變片式電阻傳感器應(yīng)變片式電阻傳感器 3.2.1電阻應(yīng)變片的電阻應(yīng)變片的工作原理工作原理 電阻應(yīng)變片的工作原理電阻應(yīng)變片的工作原理基于電阻應(yīng)變效應(yīng)基于電阻應(yīng)變效應(yīng)（在導(dǎo)體產(chǎn)生機(jī)械變形時(shí)，它在導(dǎo)體產(chǎn)生機(jī)械變形時(shí)，它的電阻發(fā)生相應(yīng)的變化的電阻發(fā)生相應(yīng)的變化）。）。 電阻絲電阻絲未受力時(shí)未受力時(shí)，原始電阻原始電阻為為 R = 式中，式中，-電阻絲的電阻率；電阻

4、絲的電阻率； l-電阻絲的長(zhǎng)度；電阻絲的長(zhǎng)度； S-電阻絲的截面積。電阻絲的截面積。 電阻絲電阻絲在外力在外力F作用下作用下，將引起，將引起電阻變化電阻變化R ，且有，且有slSSllRR式中，式中， -電阻絲的電阻率變化；電阻絲的電阻率變化； l-電阻絲的長(zhǎng)度變化；電阻絲的長(zhǎng)度變化； S-電阻絲的截面積變化。電阻絲的截面積變化。 電阻絲的電阻絲的軸向應(yīng)變軸向應(yīng)變 徑向應(yīng)變（或橫向應(yīng)變）徑向應(yīng)變（或橫向應(yīng)變） 由材料力學(xué)可知，由材料力學(xué)可知，ll)21 (SSllRRrrrr 定義：定義：?jiǎn)挝粦?yīng)變所引起的電阻相對(duì)變化單位應(yīng)變所引起的電阻相對(duì)變化-電阻的靈敏系數(shù)電阻的靈敏系數(shù)k0/)21 (/0

5、RRk 電阻絲的靈敏度電阻絲的靈敏度k0由兩部分組成：由兩部分組成：（1）（）（1+2）-受力后，由材料的幾何尺寸變化引起的；受力后，由材料的幾何尺寸變化引起的；（2） -由材料電阻率變化所引起的。對(duì)于金屬材料，（由材料電阻率變化所引起的。對(duì)于金屬材料，（2）比（）比（1）小很多，可以忽略。小很多，可以忽略。/21)21 (0RRkR3.2.2金屬電阻應(yīng)變片主要特性 1.金屬電阻應(yīng)變片結(jié)構(gòu)及材料 金屬電阻應(yīng)變片分為金屬絲式和金屬箔式兩種。 （1）金屬絲式電阻應(yīng)變片 由敏感柵、基底、蓋層、粘結(jié)劑和引線等組成。 敏感柵是最重要的部分，柵絲直徑一般為0.0150.05mm，根據(jù)用途不同，柵長(zhǎng)可為0.

6、2200mm。 基底和蓋層用來(lái)保持敏感柵、引線的幾何形狀和相對(duì)位置?；鬃龅煤鼙。?.020.4mm），可將被測(cè)件上的應(yīng)變迅速、準(zhǔn)確地傳送到敏感柵上。若用專門的薄紙制成，稱為紙基。若用各種粘結(jié)劑和有機(jī)樹脂膜制成的，稱為膠基。現(xiàn)在多采用膠基。a)應(yīng)變片的基本結(jié)構(gòu) b)箔式應(yīng)變片敏感柵的基本結(jié)構(gòu)1-基底2-敏感柵3-蓋層4-引線L-柵長(zhǎng)b-基寬圖3-9金屬絲式電阻應(yīng)變片的基本結(jié)構(gòu)1 12 2a) 箔式單向應(yīng)變片 b)箔式轉(zhuǎn)矩應(yīng)變片 c)箔式壓力應(yīng)變片 d)箔式花狀應(yīng)變片圖3-10 各種箔式應(yīng)變片（2）金屬）金屬箔式箔式應(yīng)變片應(yīng)變片與金屬絲應(yīng)變片相比，有如下優(yōu)點(diǎn)：與金屬絲應(yīng)變片相比，有如下優(yōu)點(diǎn)：1)

7、用用光刻技術(shù)光刻技術(shù)能制成各種復(fù)雜形狀的敏感柵能制成各種復(fù)雜形狀的敏感柵(應(yīng)變花，應(yīng)變花，110um的厚度的厚度)，敏感，敏感多個(gè)方向應(yīng)變。多個(gè)方向應(yīng)變。2)橫向效應(yīng)小橫向效應(yīng)小。3)散熱性好散熱性好，允許通過(guò)較大電流，可提高相匹配的電橋電壓，從而提高輸出靈，允許通過(guò)較大電流，可提高相匹配的電橋電壓，從而提高輸出靈敏度。敏度。4)疲勞疲勞壽命長(zhǎng)、蠕變小壽命長(zhǎng)、蠕變小。5)生產(chǎn)效率高生產(chǎn)效率高。箔式應(yīng)變片的箔式應(yīng)變片的電阻值的分散性比較大，有的能相差幾十歐姆，需要調(diào)整阻值電阻值的分散性比較大，有的能相差幾十歐姆，需要調(diào)整阻值。端部肥大，減少應(yīng)變片的橫向靈敏度 對(duì)金屬應(yīng)變片對(duì)金屬應(yīng)變片敏感柵材料的

8、敏感柵材料的基本要求基本要求：1) 靈敏系數(shù)靈敏系數(shù)k0值大值大，并且在較大應(yīng)變范圍內(nèi)保持，并且在較大應(yīng)變范圍內(nèi)保持常數(shù)常數(shù)。2) 電阻溫度系數(shù)小電阻溫度系數(shù)小。3) 電阻率大電阻率大。4) 機(jī)械機(jī)械強(qiáng)度高強(qiáng)度高，且易于拉絲或輾薄。，且易于拉絲或輾薄。5) 與銅絲的焊接性好，與其他金屬的與銅絲的焊接性好，與其他金屬的接觸熱電動(dòng)勢(shì)小接觸熱電動(dòng)勢(shì)小。 敏感柵常用的材料有敏感柵常用的材料有：康銅、鎳鉻合金、鎳鉻鋁合金、鐵：康銅、鎳鉻合金、鎳鉻鋁合金、鐵鉻鋁合金、鉑和鉑鎢合金等（見表鉻鋁合金、鉑和鉑鎢合金等（見表3-1，P23P24）。）。 2.電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片主要特性主要特性 （1）靈敏系數(shù)靈敏

9、系數(shù)k 應(yīng)變片的靈敏系數(shù)一般由應(yīng)變片的靈敏系數(shù)一般由實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)方法求得。因?yàn)閼?yīng)變片粘貼求得。因?yàn)閼?yīng)變片粘貼到試件上就不能取下再用，所以不能對(duì)每一個(gè)應(yīng)變片的靈敏度到試件上就不能取下再用，所以不能對(duì)每一個(gè)應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，只能在每一批產(chǎn)品中系數(shù)進(jìn)行標(biāo)定，只能在每一批產(chǎn)品中抽取抽取一定百分比的產(chǎn)品進(jìn)一定百分比的產(chǎn)品進(jìn)行標(biāo)定，然后取平均值作為這一批產(chǎn)品的靈敏系數(shù)。行標(biāo)定，然后取平均值作為這一批產(chǎn)品的靈敏系數(shù)。 實(shí)驗(yàn)證明，應(yīng)變片的靈敏系數(shù)在很大范圍內(nèi)能實(shí)驗(yàn)證明，應(yīng)變片的靈敏系數(shù)在很大范圍內(nèi)能保持常數(shù)保持常數(shù)。 2.電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片主要特性（續(xù)）主要特性（續(xù)） （2）橫向效應(yīng)橫向效應(yīng) 沿應(yīng)

10、變片軸向的應(yīng)變沿應(yīng)變片軸向的應(yīng)變縱向應(yīng)變縱向應(yīng)變應(yīng)變片電阻變化應(yīng)變片電阻變化 沿垂直與應(yīng)變片軸向的應(yīng)變沿垂直與應(yīng)變片軸向的應(yīng)變橫向應(yīng)變橫向應(yīng)變電阻變化電阻變化 橫向應(yīng)變的產(chǎn)生和影響與應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)有關(guān)，比如敏感柵的絲繞應(yīng)變橫向應(yīng)變的產(chǎn)生和影響與應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)有關(guān)，比如敏感柵的絲繞應(yīng)變片片內(nèi)橫向效應(yīng)比較嚴(yán)重，而箔式應(yīng)變片，橫向效應(yīng)較小。片片內(nèi)橫向效應(yīng)比較嚴(yán)重，而箔式應(yīng)變片，橫向效應(yīng)較小。 （3）機(jī)械滯后、零漂及蠕變）機(jī)械滯后、零漂及蠕變 1）機(jī)械滯后機(jī)械滯后 應(yīng)變片安裝在試件上后，在一定溫度下，應(yīng)變片應(yīng)變片安裝在試件上后，在一定溫度下，應(yīng)變片電阻相對(duì)變化電阻相對(duì)變化i（R/R）與機(jī)械應(yīng)變與機(jī)械應(yīng)變R

11、之間的加載（正行程）和卸載（反行程）的特性曲線，之間的加載（正行程）和卸載（反行程）的特性曲線，如圖所示。如圖所示。 若正、反行程曲線若正、反行程曲線不重合不重合，稱為，稱為機(jī)械滯后。機(jī)械滯后。兩曲線之間的兩曲線之間的最大差值最大差值m稱為稱為應(yīng)變片的滯后值。應(yīng)變片的滯后值。機(jī)械應(yīng)變機(jī)械應(yīng)變指示應(yīng)變（或電阻相對(duì)變化）指示應(yīng)變（或電阻相對(duì)變化） 2）零漂）零漂 已粘貼的應(yīng)變片，在溫度保持恒定、試件上已粘貼的應(yīng)變片，在溫度保持恒定、試件上沒(méi)有應(yīng)變沒(méi)有應(yīng)變的情況下，應(yīng)變的情況下，應(yīng)變片的片的指示應(yīng)變指示應(yīng)變會(huì)會(huì)隨時(shí)間的增長(zhǎng)而逐漸變化隨時(shí)間的增長(zhǎng)而逐漸變化，這種現(xiàn)象稱為零漂（應(yīng)變片的，這種現(xiàn)象稱為零漂

12、（應(yīng)變片的零點(diǎn)漂移）。零點(diǎn)漂移）。 3）蠕變）蠕變 已粘貼的應(yīng)變片，已粘貼的應(yīng)變片，在溫度保持恒定，試件在溫度保持恒定，試件長(zhǎng)時(shí)間承受某一恒定的機(jī)械長(zhǎng)時(shí)間承受某一恒定的機(jī)械應(yīng)變應(yīng)變，應(yīng)變片的指示應(yīng)變會(huì)隨著時(shí)間而變化，這種現(xiàn)象稱為蠕變。，應(yīng)變片的指示應(yīng)變會(huì)隨著時(shí)間而變化，這種現(xiàn)象稱為蠕變。 應(yīng)變片工作時(shí)，零漂和蠕變是同時(shí)存在的，在蠕變之中包含著同一時(shí)應(yīng)變片工作時(shí)，零漂和蠕變是同時(shí)存在的，在蠕變之中包含著同一時(shí)間內(nèi)的零漂值。零漂和蠕變是用來(lái)衡量間內(nèi)的零漂值。零漂和蠕變是用來(lái)衡量應(yīng)變片特性對(duì)時(shí)間的穩(wěn)定性應(yīng)變片特性對(duì)時(shí)間的穩(wěn)定性，這兩，這兩項(xiàng)指標(biāo)需要長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)量。項(xiàng)指標(biāo)需要長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)量。 （4）溫度效

13、應(yīng)）溫度效應(yīng) 粘貼在試件上的電阻應(yīng)變片：粘貼在試件上的電阻應(yīng)變片： 感受機(jī)械應(yīng)變感受機(jī)械應(yīng)變電阻相對(duì)變化電阻相對(duì)變化 環(huán)境溫度變化環(huán)境溫度變化電阻相對(duì)變化（電阻相對(duì)變化（虛假應(yīng)變，稱為溫度效應(yīng)虛假應(yīng)變，稱為溫度效應(yīng)） 溫度溫度對(duì)電阻應(yīng)變片的對(duì)電阻應(yīng)變片的兩種主要影響兩種主要影響： 1）敏感柵的電阻溫度系數(shù)敏感柵的電阻溫度系數(shù)t電阻變化電阻變化 2）敏感材料和試件材料的）敏感材料和試件材料的膨脹系數(shù)不同膨脹系數(shù)不同電阻變化電阻變化 （5）絕緣電阻和最大工作電流）絕緣電阻和最大工作電流 應(yīng)變片的絕緣電阻應(yīng)變片的絕緣電阻Rm：已粘貼的應(yīng)變片的引線與被測(cè)試件之間的電阻：已粘貼的應(yīng)變片的引線與被測(cè)試件之

14、間的電阻值。值。 應(yīng)變片的最大工作電流應(yīng)變片的最大工作電流Im：對(duì)已安裝的應(yīng)變片，允許通過(guò)敏感柵而不：對(duì)已安裝的應(yīng)變片，允許通過(guò)敏感柵而不影響其工作特性的最大電流。影響其工作特性的最大電流。 3.2.3 溫度誤差及其補(bǔ)償溫度誤差及其補(bǔ)償 環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，由于敏感柵溫度系數(shù)、柵絲與試件膨脹系數(shù)不環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，由于敏感柵溫度系數(shù)、柵絲與試件膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的虛假應(yīng)變，有時(shí)會(huì)與真實(shí)應(yīng)變同數(shù)量級(jí)，因此，必須采取溫度同而產(chǎn)生的虛假應(yīng)變，有時(shí)會(huì)與真實(shí)應(yīng)變同數(shù)量級(jí)，因此，必須采取溫度補(bǔ)償。以補(bǔ)償。以線路補(bǔ)償法線路補(bǔ)償法為例。為例。 在分析線路補(bǔ)償法之前，先來(lái)理解電橋平衡，以直流電橋?yàn)槔治?。在?/p>

15、析線路補(bǔ)償法之前，先來(lái)理解電橋平衡，以直流電橋?yàn)槔治觥?URRRRRRRRUo)(43214231供橋電壓輸出電壓+-+-要使輸出電壓為零，應(yīng)滿足：要使輸出電壓為零，應(yīng)滿足：04231RRRR34214231RRRRRRRR或或電橋平衡電橋平衡的條件：的條件：相對(duì)橋臂乘積相等或相鄰橋臂電阻的比值相等相對(duì)橋臂乘積相等或相鄰橋臂電阻的比值相等（2）單臂電橋）單臂電橋 將電阻應(yīng)變片接入將電阻應(yīng)變片接入R1，而而R2、R3、R4為固為固定電阻定電阻。初始電橋平衡，即。初始電橋平衡，即 。 應(yīng)變片工作時(shí)：應(yīng)變片工作時(shí)：R1+R，此時(shí)輸出電壓，此時(shí)輸出電壓為為URRRRRRRRURRRRRRRRRRUR

16、RRRRRRURRRRRRRRRRUo)1)(1 () 1)(1 ()()()(43124314312143143213432142314231RRRR124312)n1 (nRRnUURRRRO，則設(shè)橋臂比1uRRUkO若定義電橋靈敏度143211241n)n1 (RRUURRRRRRnUUOO，則，即若單臂電橋的輸出電壓為4uUk 單臂電橋靈敏度為結(jié)論結(jié)論：（1）電橋靈敏度）電橋靈敏度kU正比于供橋電壓正比于供橋電壓U，供橋，供橋電壓越高，靈敏度越高。但實(shí)際上，電橋電電壓越高，靈敏度越高。但實(shí)際上，電橋電壓壓U不能無(wú)限提高，它受應(yīng)變片最大允許功不能無(wú)限提高，它受應(yīng)變片最大允許功耗限制。耗限

17、制。（2）通過(guò)適當(dāng)?shù)倪x擇橋臂電阻比）通過(guò)適當(dāng)?shù)倪x擇橋臂電阻比n，可提高，可提高電橋靈敏度。當(dāng)電橋靈敏度。當(dāng)n=1時(shí)時(shí)kUmax=U/4。 結(jié)論（續(xù)）結(jié)論（續(xù)）：（3）單臂電橋輸出電壓的）單臂電橋輸出電壓的非線性誤差分析非線性誤差分析：理論上的理論上的輸出電壓輸出電壓UO （近似處，（近似處，U與與R/R成線性）：成線性）：實(shí)際上的實(shí)際上的輸出電壓輸出電壓UO1（U與與R/R非線性）：非線性）：非線性誤差非線性誤差：當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)， URRnnUO112)1 (URRnnRRnUo11111)1)(1 (%1001%1001%100111111RRnRRUUUUUrOoOoOL1n%1002%10

18、02111111RRRRRRrL作業(yè) P48 復(fù)習(xí)思考題10全橋全橋 四個(gè)橋臂電阻都是電阻應(yīng)變片，且四個(gè)橋臂電阻都是電阻應(yīng)變片，且RRRRR4321，則，則URRRRRUO44321結(jié)論結(jié)論：（1）若）若相鄰兩橋臂相鄰兩橋臂同向同向變化，即變化，即 ，則輸出電壓為，則輸出電壓為0。由各應(yīng)變片產(chǎn)生的電壓互相抵消。由各應(yīng)變片產(chǎn)生的電壓互相抵消。（2）若相鄰兩橋臂）若相鄰兩橋臂反向反向變化，即變化，即 ，則各應(yīng)變片，則各應(yīng)變片產(chǎn)生的輸出電壓迭加。若產(chǎn)生的輸出電壓迭加。若 （差動(dòng)電橋），（差動(dòng)電橋），則則 ，電橋電壓的靈敏度，電橋電壓的靈敏度kU=U，是單臂電橋的，是單臂電橋的4倍。倍。4321RRR

19、R，4321RRRR，RRRRR4321URRUO 以以線路補(bǔ)償法線路補(bǔ)償法為例，如圖為例，如圖3-12所示。工作應(yīng)變片所示。工作應(yīng)變片R1安裝在被測(cè)試件上，安裝在被測(cè)試件上，另選一個(gè)另選一個(gè)與與R1特性相同特性相同的補(bǔ)償片的補(bǔ)償片RB，將其，將其安裝在與試件材料相同的某補(bǔ)償安裝在與試件材料相同的某補(bǔ)償塊塊上，且該補(bǔ)償塊上的上，且該補(bǔ)償塊上的溫度與試件相同溫度與試件相同，但，但不承受應(yīng)變不承受應(yīng)變，顯然，由溫度造，顯然，由溫度造成的變化量成的變化量 R1和和 RB相同。相同。 R1和和RB接入相鄰橋臂上，根據(jù)接入相鄰橋臂上，根據(jù)電橋理論電橋理論所知，相鄰橋臂同向變化所知，相鄰橋臂同向變化相互相

20、互抵消抵消，對(duì)輸出，對(duì)輸出UO沒(méi)有影響，也就是說(shuō)，沒(méi)有影響，也就是說(shuō)， UO與溫度的變化無(wú)關(guān)。與溫度的變化無(wú)關(guān)。圖3-12 應(yīng)當(dāng)指出，若要達(dá)到應(yīng)當(dāng)指出，若要達(dá)到完全補(bǔ)償，需滿足下列三個(gè)條件完全補(bǔ)償，需滿足下列三個(gè)條件：1)R1和和RB應(yīng)屬于應(yīng)屬于同一批號(hào)制造同一批號(hào)制造，即它們的電阻溫度系數(shù)，即它們的電阻溫度系數(shù)、線膨脹系數(shù)、線膨脹系數(shù)和和應(yīng)變靈敏系數(shù)應(yīng)變靈敏系數(shù)k都相同，兩片的初始電阻值也要求一樣。都相同，兩片的初始電阻值也要求一樣。2)粘貼補(bǔ)償片和粘貼工作片的粘貼補(bǔ)償片和粘貼工作片的構(gòu)件材料構(gòu)件材料必須一樣，即要求兩者的必須一樣，即要求兩者的線膨脹系線膨脹系數(shù)一樣數(shù)一樣。3)兩應(yīng)變片兩應(yīng)變

21、片R1和和RB處于同一溫度場(chǎng)處于同一溫度場(chǎng)。 上面三個(gè)條件并不容易滿足，尤其是第三個(gè)條件。在某些條件下，可上面三個(gè)條件并不容易滿足，尤其是第三個(gè)條件。在某些條件下，可通過(guò)巧妙安裝應(yīng)變片而不需溫度補(bǔ)償，同時(shí)提高靈敏度。通過(guò)巧妙安裝應(yīng)變片而不需溫度補(bǔ)償，同時(shí)提高靈敏度。 如圖如圖3-13a所示，在測(cè)量梁彎曲應(yīng)變時(shí)，將所示，在測(cè)量梁彎曲應(yīng)變時(shí)，將R1和和RB這這2個(gè)應(yīng)變片分別貼于梁的上下個(gè)應(yīng)變片分別貼于梁的上下兩面對(duì)稱位置，當(dāng)梁的兩面對(duì)稱位置，當(dāng)梁的上下面溫度相同時(shí)上下面溫度相同時(shí)， R1和和RB可起溫度補(bǔ)償作用，上下對(duì)稱的可起溫度補(bǔ)償作用，上下對(duì)稱的位置使位置使R1和和RB兩電阻的兩電阻的變化值相

22、同，符號(hào)相反變化值相同，符號(hào)相反（前提：（前提：R1和和RB特性相同）。特性相同）。 將將R1和和RB兩電阻應(yīng)變片，按圖兩電阻應(yīng)變片，按圖3-12接入電橋，可提高靈敏度（接入電橋，可提高靈敏度（從電橋理論可知，從電橋理論可知，相鄰橋臂反向變化，輸出電壓疊加相鄰橋臂反向變化，輸出電壓疊加）。）。 圖圖3-13b）應(yīng)變片不對(duì)稱粘貼，其中兩電阻應(yīng)變量大小不同，但同樣能實(shí)現(xiàn)溫度）應(yīng)變片不對(duì)稱粘貼，其中兩電阻應(yīng)變量大小不同，但同樣能實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償和提高靈敏度。補(bǔ)償和提高靈敏度。圖3-12圖3-13 應(yīng)變片對(duì)稱粘貼示意圖 應(yīng)變片不對(duì)稱粘貼示意圖 3.2.5應(yīng)變片式電阻傳感器的應(yīng)變片式電阻傳感器的應(yīng)用舉例應(yīng)用

23、舉例 1.應(yīng)變式測(cè)力傳感器應(yīng)變式測(cè)力傳感器荷重和拉壓力傳感器的彈性元件可以做成柱形、筒形、環(huán)荷重和拉壓力傳感器的彈性元件可以做成柱形、筒形、環(huán)形和梁形等。形和梁形等。 （1）圓柱式圓柱式力傳感器力傳感器-如圖如圖3.15a）、）、b）所示。應(yīng)變片粘貼在外壁的中間部分）所示。應(yīng)變片粘貼在外壁的中間部分（應(yīng)力分布均勻），多片對(duì)稱粘貼，圓柱面的開展圖如圖（應(yīng)力分布均勻），多片對(duì)稱粘貼，圓柱面的開展圖如圖3-15c）所示，電橋連接如圖）所示，電橋連接如圖3-15d）所示（考慮盡量減小載荷偏心和彎矩的影響）。）所示（考慮盡量減小載荷偏心和彎矩的影響）。圖3-15荷重傳感器彈性元件的形式a) 柱形b) 筒

24、形c) 圓柱面展開圖d)橋路連接圖荷重傳感器原理演示荷重傳感器原理演示 荷重傳感器上的應(yīng)變片在重力作用下荷重傳感器上的應(yīng)變片在重力作用下產(chǎn)生變形。軸向變短，徑向變長(zhǎng)。產(chǎn)生變形。軸向變短，徑向變長(zhǎng)。汽車衡汽車衡 可測(cè)拉力或壓力的量程上限可達(dá)可測(cè)拉力或壓力的量程上限可達(dá)107N。在小荷（在小荷（103105N）時(shí)，可用空心筒式結(jié)）時(shí)，可用空心筒式結(jié)構(gòu)。當(dāng)力與軸向一致時(shí)，應(yīng)變片感受的縱構(gòu)。當(dāng)力與軸向一致時(shí)，應(yīng)變片感受的縱向應(yīng)變，沿圓周方向粘貼的應(yīng)變片感受橫向應(yīng)變，沿圓周方向粘貼的應(yīng)變片感受橫向應(yīng)變。向應(yīng)變。汽車衡汽車衡稱重系統(tǒng)稱重系統(tǒng)圖圖3-16 梁式力傳感器梁式力傳感器l懸臂梁的長(zhǎng)度懸臂梁的長(zhǎng)度

25、l0 應(yīng)變片中心到工作段的距離應(yīng)變片中心到工作段的距離 b懸臂梁頂端寬度懸臂梁頂端寬度 h懸臂梁的厚度懸臂梁的厚度b0 懸臂梁根部寬度懸臂梁根部寬度 p壓力壓力 +M正向轉(zhuǎn)矩正向轉(zhuǎn)矩 M負(fù)向轉(zhuǎn)矩負(fù)向轉(zhuǎn)矩 (2)梁式梁式力傳感器力傳感器：梁有多種形式，如圖：梁有多種形式，如圖3-16所示。所示。等截面梁等截面梁等強(qiáng)度梁等強(qiáng)度梁雙孔梁雙孔梁“S”形彈性梁形彈性梁應(yīng)變片在懸臂梁上的粘貼及變形應(yīng)變片在懸臂梁上的粘貼及變形吊鉤秤吊鉤秤 人體秤人體秤 超市打印秤超市打印秤磅秤磅秤 2.應(yīng)變式應(yīng)變式轉(zhuǎn)矩傳感器轉(zhuǎn)矩傳感器測(cè)量轉(zhuǎn)矩可以直接將應(yīng)變片粘貼在被測(cè)軸上，測(cè)量轉(zhuǎn)矩可以直接將應(yīng)變片粘貼在被測(cè)軸上，或采用專門設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)矩傳感器，其原理如圖或采用專門設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)矩傳感器，其原理如圖3-17a所示。所示。圖3-17測(cè)量轉(zhuǎn)矩a)應(yīng)變片粘貼圖b)橋路連接圖應(yīng)變式數(shù)顯扭矩扳手應(yīng)變式數(shù)顯扭矩扳手 用于汽車、摩托車、飛機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、機(jī)械制造和家用電器等領(lǐng)域，用于汽車、摩托車、飛機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、機(jī)械制造和家用電器等領(lǐng)域，準(zhǔn)準(zhǔn)確控制緊固螺紋的裝配確控制緊固螺紋的裝配扭矩。扭矩。3. 應(yīng)變式加速度傳感器基本原理如圖應(yīng)變式加速度傳感器基本原理如圖3-18所示。所示。圖3-18應(yīng)變式加速度傳感器1-質(zhì)量塊2-彈性元件3-殼體及基座4-應(yīng)變片 由質(zhì)量塊由質(zhì)量塊m、彈