第四章 電阻應(yīng)變式傳感器

第四章電阻應(yīng)變式傳感器第一頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第二頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第三頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五勃底特茲明第四頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第五頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第六頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第七頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第八頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第九頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第十頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第十一頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第十二頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五應(yīng)變片所測的應(yīng)變，是應(yīng)變片基長內(nèi)的平均值第十三頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第十四頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第十五頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第十六頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第十七頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第十八頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第十九頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第二十頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五指示應(yīng)變機(jī)械應(yīng)變指示應(yīng)變時間10%真實應(yīng)變真實應(yīng)變指示應(yīng)變應(yīng)變計的機(jī)械滯后特性應(yīng)變計的蠕變和零漂特性應(yīng)變極限第二十一頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第二十二頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五應(yīng)變波在各種材料中的傳播速度不同第二十三頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第二十四頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第二十五頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第二十六頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第二十七頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五對于正弦波輸入信號電阻應(yīng)變片的誤差與（應(yīng)變片的基長）和（輸入信號頻率）成正比與（應(yīng)變波傳播速度）成反比電阻應(yīng)變片工作頻率取決于試件材料和應(yīng)變片的基長第二十八頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第二十九頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第三十頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第三十一頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第三十二頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五電阻應(yīng)變式傳感器的構(gòu)成彈性敏感元件應(yīng)變片測量電路輔助電源被測非電量應(yīng)力、應(yīng)變、撓度電阻變化電壓、電流第三十三頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第三十四頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第三十五頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第三十六頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第三十七頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第三十八頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五減小測量電橋非線性誤差，一是減小量程（減小⊿R），二是降低應(yīng)變片的靈敏度K。第三十九頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五應(yīng)變片（電阻）測量直流電橋（電壓）

平衡條件最佳阻值近似公式

精確公式

單臂橋電壓誤差第四十頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第四十一頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五電壓結(jié)論有前提第四十二頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五－

－

結(jié)論有前提第四十三頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五電橋采用恒流供電與恒壓供電相比非線性誤差并未消除，僅僅減小一倍，對于電壓輸出靈敏度并未改善。3.采用高橋臂比，較小橋路輸出非線性思考： 如果改為兩路恒流源供電情況會如何？應(yīng)變片串聯(lián)電壓輸出靈敏度？（改變）應(yīng)變片并聯(lián)電壓輸出靈敏度？（未改變）第四十四頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第四十五頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第四十六頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第四十七頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五應(yīng)變片本身兩種材料膨脹系數(shù)不同第四十八頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第四十九頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五橋路補(bǔ)償?shù)谖迨?，共七十三頁，編輯?023年，星期五第五十一頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第五十二頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五-++-23o第五十三頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第五十四頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第五十五頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第五十六頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第五十七頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五工作膜片補(bǔ)償膜片差動電橋第五十八頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第五十九頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第六十頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第六十一頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五第六十二頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五

質(zhì)量塊的質(zhì)量——m阻尼系數(shù)——C彈性體的剛度——K被測體絕對位移——質(zhì)量塊絕對位移——質(zhì)量塊相對位移——電阻應(yīng)變片加速度傳感器的物理模型振動體CKF=mam第六十三頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五彈簧的彈性力阻尼器阻尼力質(zhì)量塊的慣性力當(dāng)受力平衡時，有則有

（1）由，可得代入式（1）

（2）第六十四頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五對（2）式進(jìn)行拉斯變換（3）得到傳遞函數(shù)令——傳感器的固有頻率

——相對阻尼比代入上式，有（4）第六十五頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五當(dāng)被測物體作簡諧運(yùn)動時，即式中被測物體運(yùn)動角頻率。在正弦信號作用下，做傅里葉變換，即，式（4）變換為式(5)

(5)第六十六頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五幅頻特性為（6）相頻特性為（7）令則（8）——被測體線加速度，。第六十七頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五當(dāng)時，則（8）式變?yōu)椋?）質(zhì)量塊相對位移（加速度）若采用等強(qiáng)度梁作彈性元件，則為梁的撓度。由式（3—15），將其代入式（9）得由式（3—14）得（10）第六十八頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五令，結(jié)構(gòu)參數(shù)確定后為常數(shù)，則加速度，所以（線性函數(shù)）應(yīng)變片加速度傳感器系統(tǒng)框圖傳遞函數(shù)框圖加速度電阻變化電壓應(yīng)變慣性力質(zhì)量塊等強(qiáng)度梁應(yīng)變片差動電橋第六十九頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五質(zhì)量塊：由，得等強(qiáng)度梁：由，得應(yīng)變片：由，得差動電橋：由，得所以，應(yīng)變片式加速度傳感器輸出電壓為（11）對式（11）進(jìn)行標(biāo)度變換，得到被測體加速度為第七十頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五4.6.3組合式壓力傳感器PRR膜片懸臂梁RRRR波紋管雙端固定梁第七十一頁，共七十三頁，編輯于2023年，星期五本章小結(jié)

電阻應(yīng)變效應(yīng)應(yīng)變片

測量電路（單臂橋、半橋、全橋）

環(huán)境溫度引起誤差

補(bǔ)償（橋路、自補(bǔ)償、熱敏電阻）電阻應(yīng)變片的應(yīng)用測量靜態(tài)特性動態(tài)特性自身兩種材料應(yīng)變式壓力傳感器（平膜片、組合）應(yīng)變式加速度傳感器第七十