電阻式傳感器課件

1、電阻式電阻式傳感器傳感器 1 應(yīng)變片式傳感器應(yīng)變片式傳感器 2 壓阻式傳感器壓阻式傳感器下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖庫(kù)第二章第二章 電阻式傳感器電阻式傳感器 紐 克西 歐米克隆 派 柔 西格瑪 陶 玉普西隆 弗愛(ài) 凱 普賽 奧米伽 A 阿爾法 B 貝塔 伽瑪 德?tīng)査?伊普西隆 澤塔 伊塔 西塔 約塔 卡帕 蘭姆達(dá) 米歐 電阻式傳感器的種類繁多，應(yīng)用廣泛，電阻式傳感器的種類繁多，應(yīng)用廣泛，其基本原理是將被測(cè)其基本原理是將被測(cè)物理量物理量的變化轉(zhuǎn)換成的變化轉(zhuǎn)換成電電阻值阻值的變化，再經(jīng)相應(yīng)的的變化，再經(jīng)相應(yīng)的測(cè)量電路測(cè)量電路最后顯示最后顯示被測(cè)量值的變化。被測(cè)量值的變化。 下頁(yè)下頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖

2、庫(kù)電阻式傳感器與相應(yīng)的測(cè)量電路組成的電阻式傳感器與相應(yīng)的測(cè)量電路組成的測(cè)力、測(cè)測(cè)力、測(cè)壓、稱重、測(cè)位移、測(cè)加速度、測(cè)扭矩、測(cè)溫壓、稱重、測(cè)位移、測(cè)加速度、測(cè)扭矩、測(cè)溫度度等測(cè)試系統(tǒng)等測(cè)試系統(tǒng)-目前已成為目前已成為生產(chǎn)過(guò)程檢測(cè)生產(chǎn)過(guò)程檢測(cè)以及實(shí)現(xiàn)以及實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化生產(chǎn)自動(dòng)化不不可缺少的手段之一?？扇鄙俚氖侄沃弧］斎肓浚ū粶y(cè)量）：位移等輸入量（被測(cè)量）：位移等輸出量：阻值的變化輸出量：阻值的變化應(yīng)變式壓力、測(cè)力、稱重傳感器應(yīng)變式壓力、測(cè)力、稱重傳感器下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖庫(kù) 第一節(jié)第一節(jié) 應(yīng)變式傳感器應(yīng)變式傳感器 電阻應(yīng)變片的工作原理是基于電阻應(yīng)變片的工作原理是基于電阻應(yīng)變效電阻應(yīng)變效應(yīng)

3、應(yīng)，即在導(dǎo)體產(chǎn)生機(jī)械變形時(shí)，它的電阻值相，即在導(dǎo)體產(chǎn)生機(jī)械變形時(shí)，它的電阻值相應(yīng)發(fā)生變化。應(yīng)發(fā)生變化。 應(yīng)變片的主要優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)變片的主要優(yōu)點(diǎn)是精度高、頻響寬、體精度高、頻響寬、體積小、重量輕積小、重量輕； 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：產(chǎn)生漂移產(chǎn)生漂移一、工作原理一、工作原理下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖庫(kù)退出退出圖圖 金屬絲伸長(zhǎng)后幾何尺寸金屬絲伸長(zhǎng)后幾何尺寸下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖庫(kù)由于箔片的應(yīng)用較為廣泛，常采用由于箔片的應(yīng)用較為廣泛，常采用光刻技術(shù)光刻技術(shù)來(lái)制作。來(lái)制作。在此以箔片為例來(lái)研究應(yīng)變片的工作原理。在此以箔片為例來(lái)研究應(yīng)變片的工作原理。bh長(zhǎng)為長(zhǎng)為L(zhǎng)bhLALR dhhRdbbRdLLRdRd

4、R hdhbhLbdbbhLLdLbhLdbhL 下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖庫(kù)hdhbhLbdbbhLLdLbhLdbhLdR hdhbdbLdLdRdR 式中式中d/為應(yīng)變片的為應(yīng)變片的電阻率相對(duì)變化量電阻率相對(duì)變化量，其值與半導(dǎo)體敏感元，其值與半導(dǎo)體敏感元件在件在軸向所受的應(yīng)變力軸向所受的應(yīng)變力有關(guān)，其關(guān)系為有關(guān)，其關(guān)系為 Ed 半導(dǎo)體材料的壓阻系數(shù)半導(dǎo)體材料的壓阻系數(shù); 半導(dǎo)體材料的所受應(yīng)變力半導(dǎo)體材料的所受應(yīng)變力; E半導(dǎo)體材料的彈性模量半導(dǎo)體材料的彈性模量; 半導(dǎo)體材料的應(yīng)變。半導(dǎo)體材料的應(yīng)變。LdLLL bbbdb hhhdh由壓阻效應(yīng)由壓阻效應(yīng) Ed )21( ERdRhdh

5、bdbLdLdRdR 下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖庫(kù) )21( ERdR由上式可見(jiàn)，電阻的相對(duì)變化量由兩部分組成：由上式可見(jiàn)，電阻的相對(duì)變化量由兩部分組成：第一項(xiàng)，第一項(xiàng)，電阻率變化電阻率變化所引起的；所引起的；第二項(xiàng)，材料受力后產(chǎn)生的第二項(xiàng)，材料受力后產(chǎn)生的幾何變形（形變）幾何變形（形變）。分兩種情況：分兩種情況：v 金屬材料，第一項(xiàng)很小可忽略，主要第二項(xiàng)起作金屬材料，第一項(xiàng)很小可忽略，主要第二項(xiàng)起作用，此時(shí)有用，此時(shí)有v 半導(dǎo)體材料，第二項(xiàng)相對(duì)于第一項(xiàng)很小，可忽略半導(dǎo)體材料，第二項(xiàng)相對(duì)于第一項(xiàng)很小，可忽略6 . 37 . 1)21( kkRdR 100值值大大于于kkERdR （50-7

6、0倍）倍） 半導(dǎo)體應(yīng)變片是用半導(dǎo)體材料制成的，其工半導(dǎo)體應(yīng)變片是用半導(dǎo)體材料制成的，其工作原理是基于半導(dǎo)體材料的作原理是基于半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)壓阻效應(yīng)。 壓阻效應(yīng)是指半導(dǎo)體材料，當(dāng)壓阻效應(yīng)是指半導(dǎo)體材料，當(dāng)某一軸向受某一軸向受外力作用時(shí)，外力作用時(shí)， 其電阻率其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象發(fā)生變化的現(xiàn)象。 引線覆蓋層基片電阻絲式敏感柵lb二、應(yīng)變片種類、材料、粘貼二、應(yīng)變片種類、材料、粘貼圖圖3-2 金屬電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)金屬電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu) 1金屬電阻應(yīng)變片的種類金屬電阻應(yīng)變片的種類敏感柵敏感柵(核心核心)絲式絲式:絲式金屬電阻應(yīng)變片的敏感柵由直徑絲式金屬電阻應(yīng)變片的敏感柵由直徑0.010.05mm

7、的電阻絲平行排列而成。的電阻絲平行排列而成。箔式箔式:光刻、腐蝕等工藝制成的一種很薄的金光刻、腐蝕等工藝制成的一種很薄的金屬箔柵，屬箔柵， 其厚度一般為其厚度一般為0.0030.01mm，可制，可制成各種形狀的敏感柵（即應(yīng)變花），其優(yōu)點(diǎn)是成各種形狀的敏感柵（即應(yīng)變花），其優(yōu)點(diǎn)是表面積和截面積之比大，表面積和截面積之比大， 散熱性能好，允許散熱性能好，允許通過(guò)的電流較大，可制成各種所需的形狀，通過(guò)的電流較大，可制成各種所需的形狀， 便于批量生產(chǎn)。便于批量生產(chǎn)。 覆蓋層覆蓋層與與基片基片將敏感柵緊密地粘貼在中間，將敏感柵緊密地粘貼在中間，對(duì)敏感柵起幾何形狀對(duì)敏感柵起幾何形狀固定和絕緣、保護(hù)固定和絕

8、緣、保護(hù)作用，作用， 基片要將被測(cè)體的應(yīng)變準(zhǔn)確地傳遞到敏感柵基片要將被測(cè)體的應(yīng)變準(zhǔn)確地傳遞到敏感柵上，因此它很薄，一般為上，因此它很薄，一般為0.030.06mm, 使它與被測(cè)體及敏感柵能牢固地粘合在一起，使它與被測(cè)體及敏感柵能牢固地粘合在一起，此外它還應(yīng)有良好的此外它還應(yīng)有良好的絕緣性能、抗潮性能和耐熱絕緣性能、抗潮性能和耐熱性能性能?；透采w層的材料有膠膜、紙、玻璃纖?；透采w層的材料有膠膜、紙、玻璃纖維布等。維布等。 圖圖3-3 常用應(yīng)變片的形式常用應(yīng)變片的形式2 金屬電阻應(yīng)變片的材料金屬電阻應(yīng)變片的材料 對(duì)電阻絲材料應(yīng)有如下要求：對(duì)電阻絲材料應(yīng)有如下要求： 靈敏系數(shù)大靈敏系數(shù)大，

9、且在相當(dāng)大的應(yīng)變范圍內(nèi)保持常數(shù)；且在相當(dāng)大的應(yīng)變范圍內(nèi)保持常數(shù)； 值大值大，即在同樣長(zhǎng)度、同樣橫截面積的電阻絲中具有較，即在同樣長(zhǎng)度、同樣橫截面積的電阻絲中具有較大的電阻值；大的電阻值； 電阻溫度系數(shù)小電阻溫度系數(shù)小，否則因環(huán)境溫度變化也會(huì)改變其阻值；，否則因環(huán)境溫度變化也會(huì)改變其阻值； 與銅線的與銅線的焊接性能好焊接性能好， 與其它金屬的接觸電勢(shì)??；與其它金屬的接觸電勢(shì)??； 機(jī)械強(qiáng)度高機(jī)械強(qiáng)度高， 具有優(yōu)良的機(jī)械加工性能。具有優(yōu)良的機(jī)械加工性能。 康銅康銅是目前應(yīng)用最廣泛的應(yīng)變絲材料：是目前應(yīng)用最廣泛的應(yīng)變絲材料：靈敏系數(shù)靈敏系數(shù)穩(wěn)定性好，不但在穩(wěn)定性好，不但在彈性變形彈性變形范圍內(nèi)能保持為

10、常數(shù)，范圍內(nèi)能保持為常數(shù)， 進(jìn)進(jìn)入入塑性變形塑性變形范圍內(nèi)也基本上能保持為常數(shù)；范圍內(nèi)也基本上能保持為常數(shù)；康銅的電阻康銅的電阻溫度系數(shù)溫度系數(shù)較小且穩(wěn)定，當(dāng)采用合適的熱處理工藝時(shí)，較小且穩(wěn)定，當(dāng)采用合適的熱處理工藝時(shí)，可使電阻溫度系數(shù)在可使電阻溫度系數(shù)在5010-6/的范圍內(nèi)；的范圍內(nèi)；康銅的康銅的加工性能加工性能好，易于焊接，好，易于焊接， 因而國(guó)內(nèi)外多以康銅作為應(yīng)變因而國(guó)內(nèi)外多以康銅作為應(yīng)變絲材料。絲材料。 3應(yīng)變片粘貼（應(yīng)變片粘貼（鏈接到應(yīng)變片粘貼圖片鏈接到應(yīng)變片粘貼圖片） 1、工件表面清理、工件表面清理 除銹（砂紙打）、去油（脫脂棉蘸丙酮）、除銹（砂紙打）、去油（脫脂棉蘸丙酮）、 涼

11、干（不可摸）；涼干（不可摸）； 2、劃線，找正貼片位置方向劃線、劃線，找正貼片位置方向劃線 3、貼片，、貼片， 貼片前檢查阻值是否符合要求；貼片前檢查阻值是否符合要求； 在貼片位置涂一薄層膠，一定要薄，厚了會(huì)造成誤差；在貼片位置涂一薄層膠，一定要薄，厚了會(huì)造成誤差； 將應(yīng)變片貼上，加一薄層塑料輕輕擠壓，擠壓方向從將應(yīng)變片貼上，加一薄層塑料輕輕擠壓，擠壓方向從 中心向四周以除氣泡；中心向四周以除氣泡； 加溫使之聚合。加溫使之聚合。4、檢查、連線、檢查、連線 肉眼看：正、牢，邊有沒(méi)有翹曲；肉眼看：正、牢，邊有沒(méi)有翹曲； 檢查阻值有無(wú)變化，絕緣性能；檢查阻值有無(wú)變化，絕緣性能； 連線，焊在工件上，以

12、保護(hù)根部連線，焊在工件上，以保護(hù)根部下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖庫(kù)5、檢查，涂防護(hù)層（密封、檢查，涂防護(hù)層（密封防水、防氧化、防塵）防水、防氧化、防塵） 914環(huán)氧樹(shù)脂膠、丁腈橡膠環(huán)氧樹(shù)脂膠、丁腈橡膠 簡(jiǎn)易方法簡(jiǎn)易方法：40%臘臘+ 50%松香松香+ 10%潤(rùn)滑干油潤(rùn)滑干油 檢查并用布帶纏繞好。檢查并用布帶纏繞好。 應(yīng)變片粘貼時(shí)應(yīng)加壓擠出氣泡及多余膠，因?yàn)槟z層厚薄對(duì)應(yīng)變片粘貼時(shí)應(yīng)加壓擠出氣泡及多余膠，因?yàn)槟z層厚薄對(duì)測(cè)試有影響，例如試件厚測(cè)試有影響，例如試件厚12.7mm，當(dāng)膠層厚，當(dāng)膠層厚76m時(shí)誤差時(shí)誤差1.2，膠層厚，膠層厚20m時(shí)誤差時(shí)誤差0.4；試件厚；試件厚6.4mm，當(dāng)膠層厚，當(dāng)

13、膠層厚0.76mm時(shí)誤差時(shí)誤差2.8，總之膠層越薄越好。另外，零件應(yīng)變，總之膠層越薄越好。另外，零件應(yīng)變通過(guò)膠層以剪應(yīng)變方式使敏感柵產(chǎn)生拉壓變形，因此，必須通過(guò)膠層以剪應(yīng)變方式使敏感柵產(chǎn)生拉壓變形，因此，必須使兩端及中間各部分全面粘貼牢固。使兩端及中間各部分全面粘貼牢固。下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖庫(kù)1.選點(diǎn)及工件表面清理。選點(diǎn)及工件表面清理。 采用手持砂輪工具除去構(gòu)件表面的油污、漆、銹斑等采用手持砂輪工具除去構(gòu)件表面的油污、漆、銹斑等2.打磨。打磨。 用細(xì)紗布交叉打磨出細(xì)紋以增加粘貼力用細(xì)紗布交叉打磨出細(xì)紋以增加粘貼力3.清洗清洗 用浸有酒精（或丙酮）的紗布片或脫脂棉球擦洗用浸有酒精（或丙

14、酮）的紗布片或脫脂棉球擦洗 干燥、劃線、量阻值干燥、劃線、量阻值4.貼片。貼片。 在應(yīng)變片的表面和處理過(guò)的粘貼表面上，各涂一層均勻的粘貼膠在應(yīng)變片的表面和處理過(guò)的粘貼表面上，各涂一層均勻的粘貼膠5.排氣。排氣。 用鑷子將應(yīng)變片放上并調(diào)好位置，然后蓋上薄膜，用手指揉和滾壓，用鑷子將應(yīng)變片放上并調(diào)好位置，然后蓋上薄膜，用手指揉和滾壓，排出下面的氣泡排出下面的氣泡 6.分開(kāi)端子分開(kāi)端子 把應(yīng)變片的端子用手輕輕的分開(kāi)，以免和應(yīng)變片脫離把應(yīng)變片的端子用手輕輕的分開(kāi)，以免和應(yīng)變片脫離 7.測(cè)量電阻。測(cè)量電阻。 從分開(kāi)的端子處用萬(wàn)用表測(cè)量應(yīng)變片的電阻，防止端子折斷和壞從分開(kāi)的端子處用萬(wàn)用表測(cè)量應(yīng)變片的電阻，

15、防止端子折斷和壞的應(yīng)變片的應(yīng)變片8.焊接。焊接。 把引線和端子的用點(diǎn)焊的方式焊接，要小心端子折斷把引線和端子的用點(diǎn)焊的方式焊接，要小心端子折斷 9.固定。固定。 焊接后用膠布將引線和測(cè)量對(duì)象固定在一起，防止引線和應(yīng)變片脫離焊接后用膠布將引線和測(cè)量對(duì)象固定在一起，防止引線和應(yīng)變片脫離靈敏系數(shù)靈敏系數(shù)靈敏系數(shù)是指電阻的相對(duì)變化量與軸向應(yīng)變的比值。靈敏系數(shù)是指電阻的相對(duì)變化量與軸向應(yīng)變的比值。 dRdRK 21影響影響K的因素：敏感柵結(jié)構(gòu)形狀、成型工藝、粘結(jié)劑、的因素：敏感柵結(jié)構(gòu)形狀、成型工藝、粘結(jié)劑、基地性能、柵端圓弧部分橫向效應(yīng)基地性能、柵端圓弧部分橫向效應(yīng) KK0三、金屬應(yīng)變片主要特性三、金屬

16、應(yīng)變片主要特性下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖庫(kù)橫向效應(yīng)橫向效應(yīng)： 縱向應(yīng)變會(huì)使應(yīng)變片的阻值發(fā)生變化，而沿垂直縱向應(yīng)變會(huì)使應(yīng)變片的阻值發(fā)生變化，而沿垂直于應(yīng)變片軸向的橫向應(yīng)變也會(huì)引起其電阻的相對(duì)變化，于應(yīng)變片軸向的橫向應(yīng)變也會(huì)引起其電阻的相對(duì)變化，這種現(xiàn)象稱為這種現(xiàn)象稱為橫向效應(yīng)橫向效應(yīng)。 橫向效應(yīng)使得實(shí)際的靈敏系數(shù)與標(biāo)稱值不等，這橫向效應(yīng)使得實(shí)際的靈敏系數(shù)與標(biāo)稱值不等，這將造成誤差。解決的辦法，廠家通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定將造成誤差。解決的辦法，廠家通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)定H值值（橫向效應(yīng)系數(shù)），利用（橫向效應(yīng)系數(shù)），利用H值對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正。值對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行修正。一般按抽樣一般按抽樣0.1%測(cè)量，測(cè)量，F(xiàn)ll1F

17、rxyar(a)(b)下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖庫(kù)機(jī)械滯后機(jī)械滯后加載特性與卸載特性不重合的現(xiàn)象。加載特性與卸載特性不重合的現(xiàn)象。原因：殘余變形原因：殘余變形措施：合適的粘合劑、三次加載循環(huán)措施：合適的粘合劑、三次加載循環(huán)零漂和蠕變的定義零漂和蠕變的定義：在恒定溫度，無(wú)機(jī)械應(yīng)：在恒定溫度，無(wú)機(jī)械應(yīng)變時(shí)，應(yīng)變片阻值隨時(shí)間變化的特性，稱為變時(shí)，應(yīng)變片阻值隨時(shí)間變化的特性，稱為零漂零漂；在恒定溫度、恒定應(yīng)變時(shí)，應(yīng)變片阻；在恒定溫度、恒定應(yīng)變時(shí)，應(yīng)變片阻值隨時(shí)間變化的特性，稱為值隨時(shí)間變化的特性，稱為蠕變?nèi)渥?。零漂和蠕變的原因零漂和蠕變的原因：?yīng)變片制造過(guò)程中產(chǎn)生：應(yīng)變片制造過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力；在

18、一定溫度和載荷條件下電阻絲的內(nèi)應(yīng)力；在一定溫度和載荷條件下電阻絲材料、膠粘劑和底基內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化。材料、膠粘劑和底基內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化。 下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖庫(kù)零漂和蠕變零漂和蠕變絕緣電阻和最大工作電流絕緣電阻和最大工作電流 應(yīng)變片絕緣電阻是指已粘貼的應(yīng)變片的引線與被測(cè)件之間的電阻值Rm。通常要求Rm在50100 M以上。絕緣電阻下降將使測(cè)量系統(tǒng)的靈敏度降低，使應(yīng)變片的指示應(yīng)變產(chǎn)生誤差。Rm取決于粘結(jié)劑及基底材料的種類及固化工藝。在常溫使用條件下要采取必要的防潮措施，而在中溫或高溫條件下，要注意選取電絕緣性能良好的粘結(jié)劑和基底材料。 最大工作電流是指已安裝的應(yīng)變片允許通過(guò)敏感柵而不影響其

19、工作特性的最大電流Imax。工作電流大，輸出信號(hào)也大，靈敏度就高。但工作電流過(guò)大會(huì)使應(yīng)變片過(guò)熱，靈敏系數(shù)產(chǎn)生變化，零漂及蠕變?cè)黾?，甚至燒毀?yīng)變片。工作電流的選取要根據(jù)試件的導(dǎo)熱性能及敏感柵形狀和尺寸來(lái)決定。通常靜態(tài)測(cè)量時(shí)取25mA左右。 動(dòng)態(tài)測(cè)量時(shí)可取75100mA。箔式應(yīng)變片散熱條件好，電流可取得更大一些。在測(cè)量塑料、玻璃、陶瓷等導(dǎo)熱性差的材料時(shí)，電流可取得小一些。 應(yīng)變極限和疲勞壽命應(yīng)變極限是指溫度恒定指示應(yīng)變和真實(shí)應(yīng)變相應(yīng)變極限是指溫度恒定指示應(yīng)變和真實(shí)應(yīng)變相對(duì)誤差不超過(guò)對(duì)誤差不超過(guò)90%時(shí)候的最大真實(shí)應(yīng)變值時(shí)候的最大真實(shí)應(yīng)變值疲勞壽命是指恒定幅值的交變力作用下，可以疲勞壽命是指恒定幅值

20、的交變力作用下，可以聯(lián)系工作而不出現(xiàn)疲勞損壞的循環(huán)次數(shù)聯(lián)系工作而不出現(xiàn)疲勞損壞的循環(huán)次數(shù) 例：例： 初始電阻初始電阻R=120 靈敏度系數(shù)靈敏度系數(shù)K=2 縱向應(yīng)變縱向應(yīng)變 =1000時(shí)時(shí) 求：該應(yīng)變片電阻的絕對(duì)變化量求：該應(yīng)變片電阻的絕對(duì)變化量 解：解： KLLKRR下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖庫(kù)下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖庫(kù) R=0.24 RkR 四、測(cè)量電路四、測(cè)量電路 上述一例中各參數(shù)均為產(chǎn)品較有代表性的參數(shù)。而縱上述一例中各參數(shù)均為產(chǎn)品較有代表性的參數(shù)。而縱向應(yīng)變量也取得十分大（通常應(yīng)變片的線性工作范向應(yīng)變量也取得十分大（通常應(yīng)變片的線性工作范圍僅有圍僅有600 ）。由上例中可以

21、得出以下結(jié)論：）。由上例中可以得出以下結(jié)論：v應(yīng)變片式傳感器對(duì)應(yīng)變產(chǎn)生的電阻變化量很小，通應(yīng)變片式傳感器對(duì)應(yīng)變產(chǎn)生的電阻變化量很小，通常是在幾個(gè)歐姆以下。常是在幾個(gè)歐姆以下。v要求測(cè)量電路必須能夠要求測(cè)量電路必須能夠測(cè)量微小電阻測(cè)量微小電阻的變化。電橋的變化。電橋電路是最常用的測(cè)量微小電阻變化的電路。電路是最常用的測(cè)量微小電阻變化的電路。下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖庫(kù)1 直流電橋直流電橋 直流電橋平衡條件直流電橋平衡條件 電橋電路如圖電橋電路如圖3-9所示，圖中所示，圖中E為電源電壓，為電源電壓，R1、R2、R3及及R4為橋臂電阻，為橋臂電阻，RL為負(fù)載電阻。為負(fù)載電阻。 當(dāng)當(dāng)RL時(shí)，電橋輸

22、出電壓為時(shí)，電橋輸出電壓為 433211RRRRRREUo（3-34） 圖圖3-9 直流電橋直流電橋 R1R2R4R3ACBEDIoRLUo當(dāng)電橋平衡時(shí)，當(dāng)電橋平衡時(shí)，Uo=0，則有，則有 R1R4=R2R3或或 4321RRRR （3-35） 相鄰兩臂電阻的相鄰兩臂電阻的比值應(yīng)相等比值應(yīng)相等， 或相對(duì)兩臂電阻的乘積或相對(duì)兩臂電阻的乘積應(yīng)相等。應(yīng)相等。 電壓靈敏度電壓靈敏度 應(yīng)變片工作時(shí)，其應(yīng)變片工作時(shí)，其電阻值變化很小電阻值變化很小，電橋相應(yīng)，電橋相應(yīng)輸出輸出電壓電壓也很小，一般需要加入放大器進(jìn)行放大。也很小，一般需要加入放大器進(jìn)行放大。 由于由于放大器的輸入阻抗放大器的輸入阻抗比橋路輸出阻

23、抗比橋路輸出阻抗高高很多，很多，所以此時(shí)仍視電橋?yàn)樗源藭r(shí)仍視電橋?yàn)殚_(kāi)路開(kāi)路情況。情況。 當(dāng)受應(yīng)變時(shí)，若應(yīng)變片電阻變化為當(dāng)受應(yīng)變時(shí)，若應(yīng)變片電阻變化為R，其它橋，其它橋臂固定不變，電橋輸出電壓臂固定不變，電橋輸出電壓Uo0，則電橋不平衡，則電橋不平衡，輸出電壓為輸出電壓為: 341211113443211414332111111)(RRRRRRRRRRERRRRRRRERRRRRRRREUo（3-36） 設(shè)橋臂比設(shè)橋臂比n=R2/R1，由于，由于R15的小曲率圓環(huán)，可用下式計(jì)算出的小曲率圓環(huán)，可用下式計(jì)算出A、B兩點(diǎn)兩點(diǎn)的應(yīng)變。的應(yīng)變。 EbhFREbhFRA2291. 109. 1式中：式中

24、： h圓環(huán)厚度；圓環(huán)厚度； b圓環(huán)寬度；圓環(huán)寬度； E材料彈性模量。材料彈性模量。這樣，這樣， 測(cè)出測(cè)出A、 B處的應(yīng)變，處的應(yīng)變， 即可得到載荷即可得到載荷F。 （3-56） （3-57） 下頁(yè)下頁(yè)上頁(yè)上頁(yè)返回返回圖庫(kù)圖庫(kù) 3. 梁式力傳感器梁式力傳感器等強(qiáng)度：粘貼要求不高等強(qiáng)度：粘貼要求不高等面積：加工簡(jiǎn)單、粘貼要求高等面積：加工簡(jiǎn)單、粘貼要求高二、二、 應(yīng)變式壓力傳感器應(yīng)變式壓力傳感器 主要用來(lái)主要用來(lái)測(cè)量流動(dòng)介質(zhì)測(cè)量流動(dòng)介質(zhì)的的動(dòng)態(tài)或靜態(tài)壓力動(dòng)態(tài)或靜態(tài)壓力, 如如動(dòng)力管道設(shè)備的進(jìn)出口氣體或液體的壓力、發(fā)動(dòng)力管道設(shè)備的進(jìn)出口氣體或液體的壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的壓力、動(dòng)機(jī)內(nèi)部的壓力、 槍管及炮管

25、內(nèi)部的壓力、內(nèi)燃槍管及炮管內(nèi)部的壓力、內(nèi)燃機(jī)管道的壓力機(jī)管道的壓力等。等。圖圖3-15 膜片式壓力傳感器膜片式壓力傳感器（a） 應(yīng)變變化圖應(yīng)變變化圖; （b） 應(yīng)變片粘貼應(yīng)變片粘貼 根據(jù)以上特點(diǎn)，一般在平膜片圓心處根據(jù)以上特點(diǎn)，一般在平膜片圓心處切向粘貼切向粘貼R1、R4兩個(gè)應(yīng)兩個(gè)應(yīng)變片變片，在邊緣處沿，在邊緣處沿徑向粘貼徑向粘貼R2、R3兩個(gè)應(yīng)變片兩個(gè)應(yīng)變片，然后接成全橋測(cè)，然后接成全橋測(cè)量電路。量電路。 trxhRpR2R1R4R3rt(a)(b) 應(yīng)變片壓力傳感器大多采用應(yīng)變片壓力傳感器大多采用膜片式膜片式或或筒式筒式彈性元件。彈性元件。 圖圖3-15為膜片式壓力傳感器，應(yīng)變片貼在膜片內(nèi)壁，為膜片式壓力傳感器，應(yīng)變片貼在膜片內(nèi)壁，在壓力在壓力p作用下，膜片產(chǎn)生作用下，膜片產(chǎn)生徑向應(yīng)變徑向應(yīng)變r(jià)和切向應(yīng)變和切向