電阻應(yīng)變計(jì)式傳感器

1、電阻應(yīng)變計(jì)式傳感器第1頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五電阻應(yīng)變計(jì)的應(yīng)用1.2第2章 電阻應(yīng)變計(jì)式傳感器電阻應(yīng)變計(jì)的主要特性2.22.3測(cè)量電路2.4電阻應(yīng)變計(jì)式傳感器2.52.6電阻應(yīng)變計(jì)的溫度效應(yīng)及其補(bǔ)償2.1電阻應(yīng)變計(jì)的基本原理與結(jié)構(gòu)第2頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五第2章 電阻應(yīng)變式傳感器(Resistive Strain Gauge Sensors) 2.1電阻應(yīng)變計(jì)的基本原理結(jié)構(gòu)和應(yīng)用一、導(dǎo)電材料的應(yīng)變電阻效應(yīng) 電阻應(yīng)變片的工作原理是基于應(yīng)變效應(yīng)，即導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外界力的作用下產(chǎn)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值發(fā)生變化， 這種現(xiàn)象稱為“應(yīng)變

2、效應(yīng)”。 如圖2 - 1所示，一根長(zhǎng) ，截面積為A的金屬電阻絲，在其未受力時(shí)，原始電阻值為：（2-1）第3頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五第2章 電阻應(yīng)變式傳感器(Resistive Strain Gauge Sensors) 2.1電阻應(yīng)變計(jì)的基本原理結(jié)構(gòu)和應(yīng)用（2-2） 當(dāng)電阻絲受到拉力F作用時(shí)， 將伸長(zhǎng)dl，橫截面積相應(yīng)減小dA，電阻率因材料晶格發(fā)生變形等因素影響而改變了d，從而引起電阻值相對(duì)變化量為： 圖2.1 導(dǎo)體受拉伸后的參數(shù)變化第4頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五第2章 電阻應(yīng)變式傳感器(Resistive Strain Gauge

3、 Sensors) 2.1電阻應(yīng)變計(jì)的基本原理結(jié)構(gòu)和應(yīng)用式中dl/l= 材料的軸向線應(yīng)變，常用單位(1=110-6mm/mm); dA/A圓形電阻絲的截面積相對(duì)變化量，設(shè)r為電阻絲的半徑，微分后可得dA=2r dr，則 ：其中 r導(dǎo)體的半徑，受拉時(shí)r縮小； 導(dǎo)體材料的泊松比。第5頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五第2章 電阻應(yīng)變式傳感器(Resistive Strain Gauge Sensors) 2.1電阻應(yīng)變計(jì)的基本原理結(jié)構(gòu)和應(yīng)用可得： 通常把單位應(yīng)變能引起的電阻值變化稱為電阻絲的靈敏系數(shù)。 其物理意義是單位應(yīng)變所引起的電阻相對(duì)變化量，其表達(dá)式為 ： （2-3） （

4、2-4） 第6頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五第2章 電阻應(yīng)變式傳感器(Resistive Strain Gauge Sensors) 2.1電阻應(yīng)變計(jì)的基本原理結(jié)構(gòu)和應(yīng)用 靈敏系數(shù)K受兩個(gè)因素影響：材料幾何尺寸的變化， 即1+2；材料的電阻率發(fā)生的變化， 即（d/）/。大量實(shí)驗(yàn)證明，在電阻絲拉伸極限內(nèi)， 電阻的相對(duì)變化與應(yīng)變成正比，即K為常數(shù)。1.金屬材料的應(yīng)變電阻效應(yīng) 對(duì)金屬材料來(lái)說(shuō)，電阻絲靈敏度系數(shù)表達(dá)式中1+2的值要比(d/)/大得多，顯然，金屬絲材的應(yīng)變電阻效應(yīng)以結(jié)構(gòu)尺寸變化為主。金屬材料的電阻相對(duì)變化與其線應(yīng)變成正比。這就是金屬材料的應(yīng)變電阻效應(yīng)。對(duì)金屬或合

5、金, 一般Km=1.84.8。2.半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng) 而半導(dǎo)體材料的(d/)/項(xiàng)的值比1+2大得多。第7頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五第2章 電阻應(yīng)變式傳感器(Resistive Strain Gauge Sensors) 2.1電阻應(yīng)變計(jì)的基本原理結(jié)構(gòu)和應(yīng)用2.半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng) 壓阻效應(yīng)是指半導(dǎo)體材料，當(dāng)某一軸向受外力作用時(shí)， 其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。式中：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; E半導(dǎo)體材料的彈性模量;半導(dǎo)體材料的應(yīng)變。（2-5） 第8頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五第2章 電阻應(yīng)變式傳感器(Resistive

6、 Strain Gauge Sensors) 2.1電阻應(yīng)變計(jì)的基本原理結(jié)構(gòu)和應(yīng)用2.半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng) 由于E(1+2)，因此半導(dǎo)體絲材的KsE?？梢?jiàn)，半導(dǎo)體材料的應(yīng)變電阻效應(yīng)主要基于壓阻效應(yīng)。通常Ks=(5080)Km。 （2-6） 第9頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五第2章 電阻應(yīng)變式傳感器(Resistive Strain Gauge Sensors) 2.1電阻應(yīng)變計(jì)的基本原理結(jié)構(gòu)和應(yīng)用二、電阻應(yīng)變計(jì)的結(jié)構(gòu)與類型結(jié)構(gòu)：圖2.2 典型應(yīng)變計(jì)的結(jié)構(gòu)及組成(a)絲式 (b)箔式 (c)半導(dǎo)體1敏感柵 2基底 3引線 4蓋層 5粘結(jié)劑 6電極第10頁(yè)，共58頁(yè)，20

7、22年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五第2章 電阻應(yīng)變式傳感器(Resistive Strain Gauge Sensors) 2.1電阻應(yīng)變計(jì)的基本原理結(jié)構(gòu)和應(yīng)用二、電阻應(yīng)變計(jì)的結(jié)構(gòu)與類型結(jié)構(gòu)：(1)敏感柵實(shí)現(xiàn)應(yīng)變-電阻轉(zhuǎn)換的敏感元件。 通常由直徑為0.0150.05mm的金屬絲繞成柵狀，或用金屬箔腐蝕成柵狀。(2)基底為保持敏感柵固定的形狀、尺寸和位置，通常用粘結(jié)劑將其固結(jié)在紙質(zhì)或膠質(zhì)的基底上?；妆仨毢鼙。话銥?.020.04mm。 (3)引線起著敏感柵與測(cè)量電路之間的過(guò)渡連接和引導(dǎo)作用。通常取直徑約0.10.15mm的低阻鍍錫銅線，并用釬焊與敏感柵端連接。第11頁(yè)，共58頁(yè)，2022

8、年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五第2章 電阻應(yīng)變式傳感器(Resistive Strain Gauge Sensors) 2.1電阻應(yīng)變計(jì)的基本原理結(jié)構(gòu)和應(yīng)用二、電阻應(yīng)變計(jì)的結(jié)構(gòu)與類型(4)蓋層用紙、膠作成覆蓋在敏感柵上的保護(hù)層；起著防潮、防蝕、防損等作用。(5)粘結(jié)劑制造應(yīng)變計(jì)時(shí)，用它分別把蓋層和敏感柵固結(jié)于基底；使用應(yīng)變計(jì)時(shí)，用它把應(yīng)變計(jì)基底粘貼在試件表面的被測(cè)部位。因此它也起著傳遞應(yīng)變的作用。第12頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五第2章 電阻應(yīng)變式傳感器(Resistive Strain Gauge Sensors) 2.1電阻應(yīng)變計(jì)的基本原理結(jié)構(gòu)和應(yīng)用二、電阻

9、應(yīng)變計(jì)的結(jié)構(gòu)與類型類型：圖2.2 典型應(yīng)變計(jì)的結(jié)構(gòu)及組成(a)絲式 (b)箔式 (c)半導(dǎo)體1敏感柵 2基底 3引線 4蓋層 5粘結(jié)劑 6電極1.金屬絲式應(yīng)變片 有回線式和短接式二種?；鼐€式最為常用，制作簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，成本低，易粘貼，但橫向效應(yīng)較大。 第13頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五第2章 電阻應(yīng)變式傳感器(Resistive Strain Gauge Sensors) 2.1電阻應(yīng)變計(jì)的基本原理結(jié)構(gòu)和應(yīng)用二、電阻應(yīng)變計(jì)的結(jié)構(gòu)與類型類型： 2.金屬箔式應(yīng)變片 利用照相制版或光刻技術(shù)將厚約0.0030.01mm的金屬箔片制成所需圖形的敏感柵，也稱為應(yīng)變花。3.半導(dǎo)

10、體應(yīng)變片 由單晶半導(dǎo)體經(jīng)切型、切條、光刻腐蝕成形，然后粘貼在薄的絕緣基片，最后再加上保護(hù)層。 但重復(fù)性、溫度及時(shí)間穩(wěn)定性差。第14頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五第2章 電阻應(yīng)變式傳感器(Resistive Strain Gauge Sensors) 2.1電阻應(yīng)變計(jì)的基本原理結(jié)構(gòu)和應(yīng)用三、電阻應(yīng)變計(jì)的應(yīng)用1、應(yīng)變計(jì)的選用（1）選擇類型使用目的、要求、對(duì)象、環(huán)境等（2）材料考慮使用溫度、時(shí)間、最大應(yīng)變量及精度（3）阻值選擇根據(jù)測(cè)量電路和儀器選定標(biāo)稱電阻（4）尺寸考慮試件表面、應(yīng)力分布、粘貼面積（5）其他考慮特殊用途、惡劣環(huán)境、高精度第15頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月2

11、0日，8點(diǎn)10分，星期五第2章 電阻應(yīng)變式傳感器(Resistive Strain Gauge Sensors) 2.1電阻應(yīng)變計(jì)的基本原理結(jié)構(gòu)和應(yīng)用三、電阻應(yīng)變計(jì)的應(yīng)用2、應(yīng)變計(jì)的使用（1）粘結(jié)劑的選擇 通常在室溫工作的應(yīng)變片多采用常溫、指壓固化條件的粘結(jié)劑如聚脂樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂類。（2）應(yīng)變計(jì)的粘貼 準(zhǔn)備試件和應(yīng)變片；涂膠；貼片；復(fù)查；接線；防護(hù)。第16頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五第2章 電阻應(yīng)變計(jì)式傳感器應(yīng)變計(jì)多為一次性使用，應(yīng)變計(jì)的特性是按規(guī)定的條件，從大批量生產(chǎn)中按比例抽樣實(shí)測(cè)而得靜態(tài)特性靈敏系數(shù)K，應(yīng)變計(jì)的軸向應(yīng)變一般KK0橫向效應(yīng)及橫向效應(yīng)系數(shù)H由于傳感

12、器是多線的，線與線之間連接部分不在測(cè)量方向上，引起橫向效應(yīng)計(jì)算公式：第二節(jié) 電阻應(yīng)變計(jì)的主要特性第17頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五第2章 電阻應(yīng)變計(jì)式傳感器標(biāo)定情況下：可見(jiàn)，橫向效應(yīng)使傳感器的靈敏度系數(shù)下降非標(biāo)定情況下：相對(duì)誤差為：可見(jiàn)，要減小誤差，必須使H減小第18頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五第2章 電阻應(yīng)變計(jì)式傳感器對(duì)橫向效應(yīng)分析結(jié)果的應(yīng)用結(jié)果之一是箔式應(yīng)變計(jì)另外，應(yīng)變計(jì)的長(zhǎng)度要長(zhǎng)、橫柵要小。機(jī)械滯后原因：基底材料、粘結(jié)劑的材料、殘余變形通常要求：指示值實(shí)際值第19頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五第2章 電阻應(yīng)

13、變計(jì)式傳感器蠕變 與零漂零漂和蠕變反映傳感器的長(zhǎng)期穩(wěn)定性應(yīng)變極限應(yīng)變計(jì)的線性范圍，是衡量應(yīng)變計(jì)測(cè)量范圍和過(guò)載能力的指標(biāo)，一般8000真實(shí)應(yīng)變指示應(yīng)變第20頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五第2章 電阻應(yīng)變計(jì)式傳感器動(dòng)態(tài)特性機(jī)械應(yīng)變以聲波的形式和速度在材料中傳播的。當(dāng)它依次通過(guò)一定厚度的基底、膠層并引起應(yīng)變計(jì)的響應(yīng)時(shí)，會(huì)有時(shí)間的遲后。應(yīng)變計(jì)的這種響應(yīng)遲后對(duì)動(dòng)態(tài)(高頻)應(yīng)變測(cè)量，尤會(huì)產(chǎn)生誤差。應(yīng)變計(jì)的動(dòng)態(tài)特性就是指其感受隨時(shí)間變化的應(yīng)變時(shí)之響應(yīng)特性對(duì)正弦信號(hào)的響應(yīng)圖表示一頻率為f，幅值為0的正弦波，以速度v沿著應(yīng)變計(jì)縱向x方向傳播時(shí)，在某一瞬時(shí)t的分布圖。應(yīng)變計(jì)中點(diǎn)xt的瞬時(shí)

14、應(yīng)變?yōu)?第21頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五第2章 電阻應(yīng)變計(jì)式傳感器而柵長(zhǎng)l范圍xt（l/2）內(nèi)的平均應(yīng)變?yōu)橄鄬?duì)誤差為：上式表明，當(dāng)頻率增加時(shí)，誤差增大,因此應(yīng)使：或第22頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五第2章 電阻應(yīng)變式傳感器(Resistive Strain Gauge Sensors) 2.3電阻應(yīng)變計(jì)的溫度效應(yīng)及其補(bǔ)償一、溫度效應(yīng)及其熱輸出1、溫度效應(yīng)設(shè)工作溫度變化為t，則引起粘貼在試件上的應(yīng)變計(jì)電阻的相對(duì)變化為: 式中 t敏感柵材料的電阻溫度系數(shù)；K應(yīng)變計(jì)的靈敏系數(shù)；s、t分別為試件和敏感柵材料的線膨脹系數(shù)。 （2-7） 第23頁(yè)，

15、共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五第2章 電阻應(yīng)變式傳感器(Resistive Strain Gauge Sensors) 2.3電阻應(yīng)變計(jì)的溫度效應(yīng)及其補(bǔ)償2、熱輸出相對(duì)的熱輸出為: 應(yīng)變計(jì)的溫度效應(yīng)及其熱輸出由兩部分組成：前部分為熱阻效應(yīng)所造成；后部分為敏感柵與試件熱膨脹失配所引起。在工作溫度變化較大時(shí)，這種熱輸出干擾必須加以補(bǔ)償。 （2-8） 第24頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五第2章 電阻應(yīng)變式傳感器(Resistive Strain Gauge Sensors) 2.3電阻應(yīng)變計(jì)的溫度效應(yīng)及其補(bǔ)償二、熱輸出補(bǔ)償方法1、溫度自補(bǔ)償法 精心選配

16、敏感柵材料與結(jié)構(gòu)參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)熱輸出補(bǔ)償 。(1)單絲自補(bǔ)償應(yīng)變計(jì) 在研制和選用應(yīng)變計(jì)時(shí)，若選擇敏感柵的合金材料，其t 、t能與試件材料的s相匹配，即滿足 ，達(dá)到溫度自補(bǔ)償?shù)哪康?。?-9） 第25頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五第2章 電阻應(yīng)變式傳感器(Resistive Strain Gauge Sensors) 2.3電阻應(yīng)變計(jì)的溫度效應(yīng)及其補(bǔ)償二、熱輸出補(bǔ)償方法1、溫度自補(bǔ)償法(2)雙絲自補(bǔ)償應(yīng)變計(jì) 敏感柵由電阻溫度系數(shù)一正一負(fù)的兩種合金絲串接而成。當(dāng)工作溫度變化時(shí)，若Ra柵產(chǎn)生正的熱輸出a與Rb柵產(chǎn)生負(fù)的熱輸出b相等或相近，就可達(dá)到自補(bǔ)償?shù)哪康?，? （2-10）

17、 圖2.2 （a）回線式（ b）短接式第26頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五第2章 電阻應(yīng)變式傳感器(Resistive Strain Gauge Sensors) 2.3電阻應(yīng)變計(jì)的溫度效應(yīng)及其補(bǔ)償二、熱輸出補(bǔ)償方法2、橋路補(bǔ)償法（1）雙絲半橋式圖2.3 雙絲半橋式熱補(bǔ)償應(yīng)變計(jì)第27頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五第2章 電阻應(yīng)變式傳感器(Resistive Strain Gauge Sensors) 2.3電阻應(yīng)變計(jì)的溫度效應(yīng)及其補(bǔ)償二、熱輸出補(bǔ)償方法2、橋路補(bǔ)償法（1）雙絲半橋式 敏感柵由同符號(hào)電阻溫度系數(shù)的兩種合金絲串接而成，工作柵R1接

18、入工作臂，補(bǔ)償柵R2外接串接電阻RB(不敏感溫度影響)接入補(bǔ)償臂，當(dāng)溫度變化時(shí)，只要電橋工作臂和補(bǔ)償臂的熱輸出相等或相近，就能達(dá)到熱補(bǔ)償目的 。（2-11） 第28頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五第2章 電阻應(yīng)變式傳感器(Resistive Strain Gauge Sensors) 2.3電阻應(yīng)變計(jì)的溫度效應(yīng)及其補(bǔ)償2、橋路補(bǔ)償法（2）補(bǔ)償塊法 圖2.4 補(bǔ)償塊半橋熱補(bǔ)償應(yīng)變計(jì) 使用兩個(gè)相同的應(yīng)變計(jì)。R1貼在試件上，接入電橋工作臂， R2貼在與試件同材料、同環(huán)境溫度，但不參與機(jī)械應(yīng)變的補(bǔ)償塊上，接入電橋相鄰臂作補(bǔ)償臂，補(bǔ)償臂產(chǎn)生與工作臂相同的熱輸出，通過(guò)電橋，起到補(bǔ)償

19、作用。 第29頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五第2章 電阻應(yīng)變式傳感器(Resistive Strain Gauge Sensors) 2.3電阻應(yīng)變計(jì)的溫度效應(yīng)及其器補(bǔ)償2、橋路補(bǔ)償法（3）差動(dòng)電橋法 巧妙地安裝應(yīng)變片可以起補(bǔ)償作用并提高靈敏度。 將兩個(gè)應(yīng)變片分別貼于測(cè)懸梁上下對(duì)稱位置，R1、RB特性相同，所以兩電阻變化值相同而符號(hào)相反。因而電橋輸出電壓比單片時(shí)增加1倍。當(dāng)梁上下溫度一致時(shí)，RB與R1可起溫度補(bǔ)償作用。圖2.5 差動(dòng)電橋法第30頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五第2章 電阻應(yīng)變計(jì)式傳感器應(yīng)變計(jì)的代號(hào)選用應(yīng)變計(jì)應(yīng)的方法選擇類型選擇材

20、料選擇阻值測(cè)量?jī)x器的要求第四節(jié) 電阻應(yīng)變計(jì)的應(yīng)用第31頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五第2章 電阻應(yīng)變計(jì)式傳感器應(yīng)變計(jì)的使用1.粘接劑的選擇2.應(yīng)變計(jì)的粘貼準(zhǔn)備涂膠貼片復(fù)查接線防護(hù)第32頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五第2章 電阻應(yīng)變計(jì)式傳感器第五節(jié) 測(cè)量電路工作原理第33頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五第2章 電阻應(yīng)變計(jì)式傳感器應(yīng)變電橋直流電橋與交流電橋直流電橋只接入電阻交流電橋可接入LC平衡電橋與不平衡電橋等臂與半等臂輸出端對(duì)稱與電源對(duì)稱第34頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五第2章 電阻應(yīng)變計(jì)式

21、傳感器直流電橋及其輸出特性電橋平衡的條件：電壓輸出橋的輸出特性輸出電壓：第35頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五第2章 電阻應(yīng)變計(jì)式傳感器代入R：分子分母同除以R1R3,并略去高除微量得：如果為全等臂電橋，則：第36頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五第2章 電阻應(yīng)變計(jì)式傳感器可簡(jiǎn)寫為：如果只有一個(gè)臂工作，如R1，則：因此，單臂電橋的電壓靈敏度為： 第37頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五第2章 電阻應(yīng)變計(jì)式傳感器和差特性非線性特性從上述各式可看出，只有R很小時(shí)，橋路的輸出才為線性第38頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)1

22、0分，星期五第2章 電阻應(yīng)變計(jì)式傳感器采用金屬應(yīng)變計(jì)，減小R，在一定精度條件下可免去補(bǔ)償措施半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)雖然靈敏度高，但非線性誤差大非線性補(bǔ)償差動(dòng)電橋補(bǔ)償采用恒流源第39頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五 一.原理和特點(diǎn)電阻應(yīng)變計(jì)有兩方面的應(yīng)用：一是作為敏感元件，直接用于被測(cè)試件的應(yīng)變測(cè)量；另一是作為轉(zhuǎn)換元件，通過(guò)彈性元件構(gòu)成傳感器，用以對(duì)任何能轉(zhuǎn)變成彈性元件應(yīng)變的其它物理量作簡(jiǎn)接測(cè)量。第2章 電阻應(yīng)變計(jì)式傳感器第六節(jié) 電阻應(yīng)變計(jì)式傳感器第40頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五用作傳感器 的應(yīng)變計(jì)，應(yīng)有更高的要求，尤其非線性誤差要小(0.05%0.1

23、%F.S.)，力學(xué)性能參數(shù)受環(huán)境溫度影響小，并與彈性元件匹配。應(yīng)變計(jì)式傳感器有如下應(yīng)用特點(diǎn)：(1)應(yīng)用和測(cè)量范圍廣。 用應(yīng)變計(jì)可制成各種機(jī)械量傳感器，如測(cè)力傳感器可測(cè)102107N壓力傳感器可測(cè)103 108 Pa，加速度傳感器可測(cè)到103級(jí)m/s2。 第2章 電阻應(yīng)變計(jì)式傳感器第41頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五 (2)分辨力(1)和靈敏度高，尤其是用半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)，靈敏度可達(dá)幾十mV/V；精度較高(一般達(dá)1%3%F.S.，高精度達(dá)0.1% .01%F.S.)。(3)結(jié)構(gòu)輕小，對(duì)試件影響?。粚?duì)復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)，易于實(shí)施對(duì)環(huán)境干擾的隔離或補(bǔ)償，從而可以在高低溫、高壓、

24、高速、強(qiáng)磁場(chǎng)、核幅射等特殊環(huán)境中使用；頻率響應(yīng)好。 第2章 電阻應(yīng)變計(jì)式傳感器第42頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五(4)商品化，選用和使用都方便，也便于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離、自動(dòng)化測(cè)量。因此，目前傳感器的種類雖已繁多，但高精度的傳感器仍以應(yīng)變計(jì)式應(yīng)用最普遍。它廣泛用機(jī)械、冶金、石油、建筑、交通、水利和宇航等部門的自動(dòng)測(cè)量與控制或科學(xué)實(shí)驗(yàn)中；近年來(lái)在生物、醫(yī)學(xué)、體育和商業(yè)等部門亦已得到開(kāi)發(fā)應(yīng)用。 第2章 電阻應(yīng)變計(jì)式傳感器第43頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五第2章 電阻應(yīng)變計(jì)式傳感器二.應(yīng)變計(jì)式傳感器 1.測(cè)力傳感器 應(yīng)變計(jì)式傳感器的最大用武之地還是稱重

25、和測(cè)力領(lǐng)域。這種測(cè)力傳感器的結(jié)構(gòu)由應(yīng)變計(jì)、彈性元件和一些附件所組成。視彈性元件結(jié)構(gòu)型式(如柱形、筒形、環(huán)形、梁式、輪幅式等)和受載性質(zhì)(如拉、壓、彎曲和剪切等)的不同，它們有許多種類。 第44頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五第45頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五第2章 電阻應(yīng)變計(jì)式傳感器2.壓力傳感器 壓力傳感器主要用來(lái)測(cè)量流體的壓力。視其彈性體的結(jié)構(gòu)形式有單一式和組合式之分。單一式壓力傳感器是指應(yīng)變計(jì)直接粘貼在受壓彈性膜片或筒上。膜片式應(yīng)變壓力傳感器的結(jié)構(gòu)、應(yīng)力分布及布片，與固態(tài)壓阻式傳感器雷同(參閱2.6節(jié))。 第46頁(yè)，共58頁(yè)，2022年

26、，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五第2章 電阻應(yīng)變計(jì)式傳感器第47頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五第48頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五針對(duì)圖2.22 筒式應(yīng)變壓力傳感器 (a)結(jié)構(gòu)示意；(b)筒式彈性元件；(c)應(yīng)變計(jì)布片1插座；2基體；3溫度補(bǔ)償應(yīng)變計(jì)；4工作應(yīng)變計(jì)；5應(yīng)變筒 對(duì)厚壁筒(2-39) 第2章 電阻應(yīng)變計(jì)式傳感器第49頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五 對(duì)薄壁筒 (2-40) 第2章 電阻應(yīng)變計(jì)式傳感器第50頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五組合式壓力傳感器則由受壓彈性元件(膜片、膜盒或波

27、紋管)和應(yīng)變彈性元件(如各種梁)組合而成。前者承受壓力，后者粘貼應(yīng)變計(jì)。兩者之間通過(guò)傳力件傳遞壓力作用。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是受壓彈性元件能對(duì)流體高溫、腐蝕等影響起到隔離作用，使應(yīng)變計(jì)具有良好的工作環(huán)境。第2章 電阻應(yīng)變計(jì)式傳感器第51頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五 3.位移傳感器應(yīng)變式位移傳感器是把被測(cè)位移量轉(zhuǎn)變成彈性元件的變形和應(yīng)變，然后通過(guò)應(yīng)變計(jì)和應(yīng)變電橋，輸出正比于被測(cè)位移的電量。它可用來(lái)近測(cè)或遠(yuǎn)測(cè)靜態(tài)與動(dòng)態(tài)的位移量。因此，既要求彈性元件剛度小，對(duì)被測(cè)對(duì)象的影響反力小，又要求系統(tǒng)的固有頻率高，動(dòng)態(tài)頻響特性好。第2章 電阻應(yīng)變計(jì)式傳感器第52頁(yè)，共58頁(yè)，2022年，5月20日，8點(diǎn)10分，星期五圖2.23(a)為國(guó)產(chǎn)YW系列應(yīng)變式位移傳感器結(jié)構(gòu)。這種傳感器由于采用了懸臂梁-螺旋彈簧串聯(lián)的組合結(jié)構(gòu)，因此它適用于較大位移