第六講應(yīng)變計(jì)式傳感器演示文稿

第六講應(yīng)變計(jì)式傳感器演示文稿目前一頁\總數(shù)十七頁\編于十八點(diǎn)第六講應(yīng)變計(jì)式傳感器目前二頁\總數(shù)十七頁\編于十八點(diǎn)2.靜態(tài)特性a.線性度輸入-輸出靜特性可表示為Y=a0+a1X+a2X2++anXn輸出零位輸出靈敏度非線性項(xiàng)常數(shù)輸入例如：a0=0，且為理想線性，非線性誤差用線性度el表示：el=max/YFS100max

為校準(zhǔn)曲線與擬合直線間最大偏差則Y=a1XYFS

為傳感器滿量程(fullscale)輸出均值YFS=Ymax-Y0maxYFSXY0校準(zhǔn)曲線擬合直線目前三頁\總數(shù)十七頁\編于十八點(diǎn)b.滯后表示正反行程間輸入-輸出曲線不重合程度。表示為：ez=(max/YFS)100max為輸出值在正反行程間的最大差值。0XYmaxYFS目前四頁\總數(shù)十七頁\編于十八點(diǎn)c.重復(fù)性表示傳感器在輸入量按同方向作全量程多次變動(dòng)時(shí)，曲線的不一致程度。用下式計(jì)算：s

前系數(shù)取2時(shí)ef服從正態(tài)分布,置信概率為95%ef=[(2~3)s/YFS]100取3時(shí)ef服從正態(tài)分布,置信概率為99.7%s

為標(biāo)準(zhǔn)偏差：s=[(Yi

–Y*)2/(n-1)]1/2式中：Y*為輸出均值，n為測量次數(shù)。目前五頁\總數(shù)十七頁\編于十八點(diǎn)d.靈敏度線性傳感器校準(zhǔn)線斜率就是靜態(tài)靈敏度K。K=Y/X=Y/X(mV/V)非線性傳感器靈敏度用

dY/dX

表示。零漂：無輸入時(shí)，輸出隨時(shí)間偏離零值的變化量。目前六頁\總數(shù)十七頁\編于十八點(diǎn)二.傳感器的基本構(gòu)造與設(shè)計(jì)應(yīng)變計(jì)式傳感器的優(yōu)點(diǎn)：a.

測量精度高：一般0.5%,最高0.01%b.

測量范圍廣：力0.01~107N,壓力0.1~108Pac.

輸出特性好：線性好，性能穩(wěn)定，工作可靠。d.

測量環(huán)境寬：可在高低溫；振動(dòng)；核輻射等惡劣環(huán)境下可靠地工作。目前七頁\總數(shù)十七頁\編于十八點(diǎn)應(yīng)變計(jì)式傳感器由彈性元件和應(yīng)變計(jì)橋路構(gòu)成。彈性元件：將被測物理量轉(zhuǎn)換為表面線性應(yīng)變。a.各部分應(yīng)力不超過彈性極限，安全系數(shù)大；b.便于貼應(yīng)變計(jì)，且有足夠大的應(yīng)變量；c.被測量部位工作狀態(tài)不易改變；d.有較高的自振頻率。電阻應(yīng)變計(jì)：表面應(yīng)變電阻變化電壓信號(hào)采用膠膜基應(yīng)變計(jì)，貼后加熱固化。目前八頁\總數(shù)十七頁\編于十八點(diǎn)1.力傳感器a.桿（柱）式彈性元件12345678FF應(yīng)力：F/A=E技術(shù)指標(biāo)：非線性,重復(fù)性,滯后<0.1~0.5%FS靈敏度1~2mV/V溫度零漂0.02~0.04%/C欲提高精度,溫度補(bǔ)償,消除彎曲影響,如何接線?并求橋臂系數(shù)。目前九頁\總數(shù)十七頁\編于十八點(diǎn)12345678FF1=F

+M+T2=4=F

+T3=F

-M+T5=6=-(F+M1)+T7=8=-(F-M1)+TABCD1,25,63,47,8儀=(F

+M

/2+T)-(-F

-

M1+T)+(F

-M/2+T)-(-F

+

M1

+T)=2(1+)F

橋臂系數(shù)：B=2(1+)

目前十頁\總數(shù)十七頁\編于十八點(diǎn)b.懸臂梁式彈性元件lR1R2Fhb6F

l/(b

h2)R1R2儀=(M

+T

)-(-M

+T

)=2M=2/E

=12Fl/(bh2E

)應(yīng)力公式:F=儀b

h2E/(12l)目前十一頁\總數(shù)十七頁\編于十八點(diǎn)c.環(huán)形彈性元件R/h>5為小曲率環(huán)即薄環(huán)可測0.5~5kN的力FF0RBAM=FR(sin0/0-cos)/2MA=FR(sin0/0-cos0)/2MB=FR(sin0/0-1)/2純環(huán):MA=0.318FR,MB=-0.182FR

132,46,857如何接線?ABCD1,32,45,76,8儀=2A-2B=2(A-B)=2(MA-MB)/EW

=2(0.318+0.182)FR/EW=FR/EW

F=儀EW/R=bh2E

儀/6R目前十二頁\總數(shù)十七頁\編于十八點(diǎn)d.輪輻式彈性元件FCT特點(diǎn)：重量輕，測量精度高。各輻條上最大剪應(yīng)力：max

=3(F/4)/2bh=3F/8bh思考:如何接線?ABCDT,TT,TC,CC,Cmax=E1/(1+)1=(1+)3F/8bhE儀=41=(1+)3F/2bhEF=2bhE儀/3(1+)目前十三頁\總數(shù)十七頁\編于十八點(diǎn)2.壓力(壓強(qiáng))傳感器a.膜片式壓力傳感器rhp,maxr,maxrr,minr=(1-2)(r2-3x2)3p8h2E徑向應(yīng)變周向應(yīng)變=(1-2)(r2-x2)3p8h2E當(dāng)x=0時(shí),拉應(yīng)變達(dá)最大值xr,max

=

,max

=(1-2)r23p8h2E當(dāng)x=r時(shí),壓應(yīng)變達(dá)最大值r,min

=-(1-2)r23p4h2E測壓箔式應(yīng)變花接線?目前十四頁\總數(shù)十七頁\編于十八點(diǎn)b.筒式壓力傳感器Ddp筒壁周向應(yīng)變=p(2-)E(D2/d2

-1)對薄壁筒：筒壁周向應(yīng)變=pd(1-0.5)2ER1R2應(yīng)變片布置如圖所示，如何接線？ABC12若采用全橋測量,如何布片和接線?R3R4ABCD1234目前十五頁\總數(shù)十七頁\編于十八點(diǎn)3.位移傳感器FlxbhABwB=Fl3/(3EI)=4Fl3/(Ebh3)應(yīng)變片應(yīng)變：=/E=6Fx/(Ebh2)可得：wB=2l3/(3hx)a.夾式位移傳感器位移如何布片?R1R2R3R4如何接線?ABCD1243試導(dǎo)出位移表達(dá)式：儀=1-2+4-3=4位移=l3

儀

/(6hx)

目前十六頁\總數(shù)十七頁\編于十八點(diǎn)b.圓環(huán)形位移傳感器對薄圓環(huán),由材料力學(xué)可得：=(-)42FR3EI=/E=MmaxEW=EWFR所以有：=(2-8)