壓力檢測(cè)儀表

壓力容器質(zhì)量控制點(diǎn)一覽表壓力容器質(zhì)量控制點(diǎn)一覽表頁(yè)腳內(nèi)容頁(yè)腳內(nèi)容壓力容器質(zhì)量控制點(diǎn)一覽表壓力容器質(zhì)量控制點(diǎn)一覽表頁(yè)腳內(nèi)容頁(yè)腳內(nèi)容第三章壓力檢測(cè)儀表壓力是工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中重要工藝參數(shù)之一。許多工藝過(guò)程只有在一定的壓力條件下進(jìn)行，才能取得預(yù)期的效果；壓力的監(jiān)控也是安全生產(chǎn)的保證。壓力的檢測(cè)和控制是保證工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程經(jīng)濟(jì)性和安全性的重要環(huán)節(jié)。壓力測(cè)量?jī)x表還廣泛地應(yīng)用于流量和液位測(cè)量方面。壓力概念和單位壓力概念：在工程上，“壓力”定義為垂直均勻地作用于單位面積上的力，通常用P表示，對(duì)應(yīng)于物理學(xué)中的壓強(qiáng)。單位：國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位為帕斯卡，簡(jiǎn)稱(chēng)為帕，符號(hào)為Pa，加上詞頭又有千帕、兆帕等，我國(guó)規(guī)定帕斯卡為壓力的法定單位。目前，工程技術(shù)中仍常用的單位還有工程大氣壓、物理大氣壓、巴、毫米水柱、毫米汞柱等。壓力單位換算衰單位帕(PGE(bfir)工程大氣壓(kgf/cni3)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓faun)毫米水柱(rnmfW)亳米汞柱(mmHs)精力評(píng)方英寸(fbf/m2)箱其)11X10-，1.019716MKT*0.9869236XlL1.019716xW'l0.75006x1031.45G442X1曠《巴(bar)LxItfi1.0197160.98692361,019716X1040.75006父1$_1.450442X10工S大氣壓{ligf/em2)力冉的565xi(e0,98066510.96784txiO*0.735561.4224X10標(biāo)鹿大氣壓(itna)L01325xltf1.G13251,03323|11.033230.76xl(P1,4696X10亳親水柱(mniHiD)0,9B0665xiO0.9806&5XIN1x10_<。?姐784XU)T]0,73556X10l1,4224xiL青煤柱(iumHg)1353224xlQ^L333224XIy31.35051xiO-J1.3158xiO-3L35951xl&]1.9338xifl-i磷力片方英寸0,689490.W49X10T10.70307xlD-1Q.68D5x10r0.70307乂心O.517J5K】伊1在工程上，壓力有幾種不同的表示方法，并且有相應(yīng)的測(cè)量?jī)x表。絕對(duì)壓力被測(cè)介質(zhì)作用在容器表面積上的全部壓力稱(chēng)為絕對(duì)壓力。用來(lái)測(cè)量絕對(duì)壓力的儀表，稱(chēng)為絕對(duì)壓力表。大氣壓力由地球表面空氣柱重量形成的壓力，稱(chēng)為大氣壓力。它隨地理緯度、海拔高度及氣象條件而變化，其值用氣壓計(jì)測(cè)定。表壓力通常壓力測(cè)量?jī)x表是處于大氣之中，則其測(cè)得的壓力值等于絕對(duì)壓力和大氣壓力之差，稱(chēng)為表壓力。一般地說(shuō)，常用的壓力測(cè)量?jī)x表測(cè)得的壓力值均是表壓力。真空度當(dāng)絕對(duì)壓力小于大氣壓力時(shí)，表壓力為負(fù)值(負(fù)壓力)，其絕對(duì)值稱(chēng)為真空度，用來(lái)測(cè)量真空度的儀表稱(chēng)為真空表。差壓設(shè)備中兩處的壓力之差簡(jiǎn)稱(chēng)為差壓。生產(chǎn)過(guò)程中有時(shí)直接以差壓作為工藝參數(shù)，差壓測(cè)量還可作為流量和物位測(cè)量的間接手段。壓力檢測(cè)的主要方法及分類(lèi)：根據(jù)不同工作原理，主要的壓力檢測(cè)方法及分類(lèi)有如下幾種。(1)重力平衡方法液柱式壓力計(jì)基于液體靜力學(xué)原理。被測(cè)壓力與一定高度的工作液體產(chǎn)生的重力相平衡，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換為液柱高度來(lái)測(cè)量，其典型儀表是U形管壓力計(jì)。這類(lèi)壓力計(jì)的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、讀數(shù)直觀(guān)、價(jià)格低廉，但—般為就地測(cè)量，信號(hào)不能遠(yuǎn)傳；可以測(cè)量壓力、負(fù)壓和壓差；適合于低壓測(cè)量，測(cè)量上限不超過(guò)0.1?0.2Mpa；精確度通常為0.02%?±0.15%。高精度的液柱式壓力計(jì)可用作基準(zhǔn)器。負(fù)荷式壓力計(jì)基于重力平衡原理。其主要型式為活塞式壓力計(jì)。被測(cè)壓力與活塞以及加于活塞上的砝碼的重量相平衡，將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換為平衡重物的重量來(lái)測(cè)量。這類(lèi)壓力計(jì)測(cè)量范圍寬、精確度高(可達(dá)±0.01%、性能穩(wěn)定可靠，可以測(cè)正壓、負(fù)壓和絕對(duì)壓力，多用作壓力校驗(yàn)儀表。單活塞壓力計(jì)測(cè)量范圍達(dá)0.04?2500MPa，此外還有測(cè)量低壓和微壓的其他類(lèi)型的負(fù)荷式壓力計(jì)。(2)機(jī)械力平衡方法這種方法是將被測(cè)壓力經(jīng)變換元件轉(zhuǎn)換成一個(gè)集中力，用外力與之平衡，通過(guò)測(cè)量平衡時(shí)的外力可以測(cè)知被測(cè)壓力。力平衡式儀表可以達(dá)到較高精度，但是結(jié)構(gòu)復(fù)雜。這種類(lèi)型的壓力、差壓變送器在電動(dòng)組合儀表和氣動(dòng)組合儀表系列中有較多應(yīng)用。(3)彈性力平衡方法此種方法利用彈性元件的彈性變形特性進(jìn)行測(cè)量。被測(cè)壓力使測(cè)壓彈性元件產(chǎn)生變形，因彈性變形而產(chǎn)生的彈性力與被測(cè)壓力相平衡，測(cè)量彈性元件的變形大小可知被測(cè)壓力。此類(lèi)壓力計(jì)有多種類(lèi)型，可以測(cè)量壓力、負(fù)壓、絕對(duì)壓力和壓差，其應(yīng)用最為廣泛。(4)物性測(cè)量方法基于在壓力的作用下，測(cè)壓元件的某些物理特性發(fā)生變化的原理。電測(cè)式壓力計(jì)利用測(cè)壓元件的壓阻、壓電等特性或其他物理特性，將被測(cè)壓力直接轉(zhuǎn)換為各種電量來(lái)測(cè)量。多種電測(cè)式類(lèi)型的壓力傳感器，可以適用于不同的測(cè)量場(chǎng)合。其他新型壓力計(jì)如集成式壓力計(jì)、光纖壓力計(jì)等。液柱式壓力計(jì)最早使用的一種壓力計(jì)。簡(jiǎn)單、可靠、精度比較高、價(jià)格低廉。歷史上曾是準(zhǔn)確測(cè)量壓力的唯一儀器。雖然現(xiàn)在已出現(xiàn)一系列新型儀表。實(shí)際上此種壓力計(jì)還在使用，有時(shí)還用來(lái)檢驗(yàn)其它型式的儀表。液柱式壓力計(jì)彈性式壓力計(jì)彈性壓力計(jì)利用彈性元件受壓變形的原理。彈性元件在彈性限度內(nèi)受壓變形，其變形大小與外力成比例，外作用力取消后，元件將恢復(fù)原有形狀。利用變形與外力的關(guān)系，對(duì)彈性元件的變形大小進(jìn)行測(cè)量，可以求得被測(cè)壓力。彈性壓力計(jì)的組成一般包括彈性元件、變換放大機(jī)構(gòu)、指示機(jī)構(gòu)和調(diào)整機(jī)構(gòu)等幾個(gè)主要環(huán)節(jié)。彈性元件是儀表的核心部分，其作用是感受壓力并產(chǎn)生彈性變形，彈性元件采用何種形式要根據(jù)測(cè)量要求選擇和設(shè)計(jì)；變換放大機(jī)構(gòu)作用是將彈性元件的變形進(jìn)行變換和放大；指示機(jī)構(gòu)如指針與刻度標(biāo)尺，用于給出壓力示值；調(diào)整機(jī)構(gòu)是用于調(diào)整儀表的零點(diǎn)和量程。壓力容器質(zhì)量控制點(diǎn)一覽表壓力容器質(zhì)量控制點(diǎn)一覽表頁(yè)腳內(nèi)容頁(yè)腳內(nèi)容頁(yè)腳內(nèi)容頁(yè)腳內(nèi)容彈性元件的結(jié)構(gòu)和錐性類(lèi)別名林 示意^汨■范圉,廠(chǎng)泊出特性類(lèi)別名林 示意^汨■范圉,廠(chǎng)泊出特性動(dòng)毒性質(zhì)最小他人取人時(shí)間病數(shù)%自振頻率皿0-1CPh0及卡?10070＞對(duì)0丸W2-1O-310-1000-10-1g1(/021獷才7O-lOf1:0乙W^W1口TViON100—IODO0-10QfWCz—10-100彈性元件主要有以下幾種形式。(1)彈性膜片這是一種外緣固定的片狀彈性元件，膜片的彈性特性一般由中心位移與壓力的關(guān)系表示。按剖面形狀及特性，彈性膜片又分為平膜片、波紋膜片和撓性膜片。平膜片的使用位移很小，彈性特性有良好的線(xiàn)性關(guān)系。波紋膜片是壓有環(huán)狀同心波紋的圓膜片，波紋的形狀有正弦形、鋸齒形、梯形等。其位移與壓力的關(guān)系，由波紋的形狀、深度和波紋數(shù)確定。為了測(cè)量微小壓力，還可以制成膜盒，以增大膜片位移。撓性膜片僅作為隔離膜片使用，它要與測(cè)力彈簧配用。(2)波紋管波紋管由整片彈性材料加工而成，是一種壁面具有多個(gè)同心環(huán)狀波紋，一端封閉的薄壁圓管。波紋管的開(kāi)口端固定，由此引人被測(cè)壓力。在其內(nèi)腔及周?chē)橘|(zhì)的壓差作用下，封閉端將產(chǎn)生位移，此位移與壓力在一定的范圍內(nèi)呈線(xiàn)性關(guān)系。在使用時(shí)一般要應(yīng)用在線(xiàn)性段，也可以在波紋管內(nèi)加螺旋彈簧以改善特性。用波紋管作彈性元件的壓力計(jì)，一般用于測(cè)量較低壓力或壓差。(3)彈簧管彈簧管是一根彎成圓弧狀的、具有不等軸截面的金屬管。常見(jiàn)的不等軸截面是扁圓和橢圓形。彈簧管的一端封閉并處于自由狀態(tài)為自由端，另一端開(kāi)口為固定端，被測(cè)壓力由固定端通人彈簧管內(nèi)腔。在壓力的作用下，彈簧管橫截面有變圓的趨向，彈簧管亦隨之產(chǎn)生向外伸直的變形，從而引起自由端位移。自由端的位移量與所加壓力有關(guān)，可以由此得知褲被測(cè)壓力的大小。單圈彈簧管中心角一般是2700，為了增加位移量，可以做成多圈彈彈簧管受壓力作用的變形7一表盤(pán)8—指針?7一表盤(pán)8—指針?接頭［『橫斷面11-愛(ài)敏度側(cè)整槽1一彈簧管2一連桿形齒輪4—底座A中心均輪6—海能彈簧管壓力計(jì)結(jié)構(gòu)號(hào)，這種變送器原理簡(jiǎn)單，但材料工藝和電路的要求比較高?；晒苄褪?。彈性元件常用的材料有銅合金、彈性合金、不銹鋼等，各適用于不同的測(cè)壓范圍和被測(cè)介質(zhì)。近來(lái)半導(dǎo)體硅材料得到了更多的應(yīng)用。下表給出幾種彈性元件的結(jié)構(gòu)示意及特性。各種彈性元件組成了多種型式的彈性壓力計(jì)，它們通過(guò)各種傳動(dòng)放大機(jī)構(gòu)直接指示被測(cè)壓力值。這類(lèi)直讀式測(cè)壓儀表有彈簧管壓力計(jì)、波紋管差壓計(jì)、膜盒式壓力計(jì)等。彈簧管壓力計(jì)是最常用的直讀式測(cè)壓儀表，其一般結(jié)構(gòu)如下圖所示。被測(cè)壓力由接口引入，使彈簧管自由端產(chǎn)生位移，通過(guò)拉桿使扇形齒輪逆時(shí)針偏轉(zhuǎn)，并帶動(dòng)嚙合的中心齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，與中心齒輪同軸的指針將同時(shí)順時(shí)針偏轉(zhuǎn)，并在面板的刻度標(biāo)尺上指示出被測(cè)壓力值。通過(guò)調(diào)整螺釘可以改變拉桿與扇形齒輪的接合點(diǎn)位置，從而改變放大比，調(diào)整儀表的量程。轉(zhuǎn)動(dòng)軸上裝有游絲，用以消除兩個(gè)齒輪嚙合的間隙，減小儀表的變差。直接改變指針套在轉(zhuǎn)動(dòng)軸上的角度，就可以調(diào)整儀表的機(jī)械零點(diǎn)。工程中應(yīng)用最廣泛的壓力儀表：彈性式壓力計(jì)是利用彈性元件受壓力作用后產(chǎn)生彈性形變，將變形轉(zhuǎn)換成位移，通過(guò)位移變化來(lái)測(cè)試壓力大小。各種彈性元件輸出的位移或力必須經(jīng)過(guò)一定的機(jī)械傳動(dòng)（直接指示）或變送器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。變送器有兩種形式:開(kāi)環(huán)式和閉環(huán)式。開(kāi)環(huán)式：位移（力）一^R、L、C等電參數(shù)，然后經(jīng)一定的電路變成標(biāo)準(zhǔn)信著科技進(jìn)步，此種壓力變送器越來(lái)越多。閉環(huán)式：利用負(fù)反饋保證儀表精度，目前應(yīng)用較多的力平衡式變送器就屬于這一類(lèi)。力平衡式壓力變送器

I1MUI輸出負(fù)載I1MUI輸出負(fù)載工作原理：被測(cè)量壓力P經(jīng)波紋管轉(zhuǎn)換成勺作用于杠桿左端A點(diǎn)，使杠桿繞支點(diǎn)O作逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，稍一偏轉(zhuǎn)，位于杠桿右端的位移檢測(cè)元件便有感覺(jué)，使電子放大器產(chǎn)生一定的輸出電流Io。此電流流過(guò)F反饋線(xiàn)圈和變送器的負(fù)載，并與永久磁鐵作用產(chǎn)生一定的電磁力，使杠桿B點(diǎn)受到反饋力f，形成一個(gè)使杠桿作順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的反力矩。由于位移檢測(cè)放大器極其靈敏，杠桿實(shí)際上只要產(chǎn)生極微小的位移，放大器便有足夠的輸出電流形成反力矩與作用力矩相平衡。當(dāng)杠桿處于平衡狀態(tài)時(shí)，輸出電流Io正比于被測(cè)量壓力P。這種閉環(huán)式的力平衡結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：首先在于當(dāng)彈性材料的彈性模數(shù)溫度系數(shù)較大時(shí)，可以減小溫度的影響。因?yàn)檫@里的平衡狀態(tài)不是靠彈性元件的彈性反力來(lái)建立的，當(dāng)位移檢測(cè)放大器非常靈敏時(shí)，杠桿的位移量很小，若整個(gè)彈性系統(tǒng)的剛度設(shè)計(jì)的很小，那么彈性反力在平衡狀態(tài)的建立中無(wú)足輕重，可以忽略不計(jì)。這樣，彈性元件的彈性力隨溫度的漂移就不會(huì)影響這類(lèi)變送器的精度。此外，由于變換過(guò)程中位移量很小，彈性元件的受力面積能保持恒定，因而線(xiàn)性度比較好。由于位移量小，還可以減小彈性遲滯現(xiàn)象，減小儀表的變差。，0a，0a力平衡變送器的方塊圖壓力容器質(zhì)量控制點(diǎn)一覽表壓力容器質(zhì)量控制點(diǎn)一覽表頁(yè)腳內(nèi)容頁(yè)腳內(nèi)容壓力容器質(zhì)量控制點(diǎn)一覽表壓力容器質(zhì)量控制點(diǎn)一覽表頁(yè)腳內(nèi)容頁(yè)腳內(nèi)容TOC\o"1-5"\h\z作用力矩M與反饋力矩M之差A(yù)M使杠桿繞支點(diǎn)O旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)角9=AM。這里t是杠桿系統(tǒng)的， f t扭轉(zhuǎn)剛度，它的大小表示要使杠桿產(chǎn)生單位轉(zhuǎn)角所需的力矩。當(dāng)杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，位移檢測(cè)點(diǎn)C處就有位移d=l*9，其中l(wèi)為檢測(cè)點(diǎn)C到支點(diǎn)O的距離。該位OC OC移被檢測(cè)并轉(zhuǎn)換為電流輸出I。圖中K表示位移檢測(cè)放大器的傳遞系數(shù)。o輸出電流I流過(guò)反饋線(xiàn)圈，產(chǎn)生電磁反饋力F=CxI，其中C為電磁鐵的傳遞系數(shù)。此力乘力臂lo f o OB即為反饋力矩M。f1-l-K系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)為：I=~——t。?！岸?S?l?Po1+1?l?K?C?lOAitOC OBS S T S?l當(dāng)開(kāi)環(huán)增益很大，即1?l?K?c?l>>1時(shí)，上式可簡(jiǎn)化為：I=-oaPtOC OB oC?liOB由此可知，這種變送器具有一切閉環(huán)系統(tǒng)的共同特點(diǎn)，即在開(kāi)環(huán)增益足夠大時(shí)，其輸入量和輸出量的關(guān)系只取決于輸入環(huán)節(jié)及反饋環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)，而與正向通道環(huán)節(jié)的傳遞函數(shù)無(wú)關(guān)。在上述的力平衡壓力變送器中，杠桿系統(tǒng)（包括彈性測(cè)量元件）的剛度t和位移檢測(cè)放大器的傳遞系數(shù)K都處于正向通道內(nèi)，只要開(kāi)環(huán)增益足夠大，它們的變化不會(huì)影響輸出值I。因此，彈性測(cè)量元件的彈性o模數(shù)隨溫度的變化，不會(huì)影響儀表的精度。這里需要說(shuō)明，力平衡儀表雖然對(duì)彈性反力的變化不甚敏感，但對(duì)杠桿系統(tǒng)任何一處存在的摩擦力卻是十分敏感的，因?yàn)槟Σ亮氐囊胂喈?dāng)于在比較點(diǎn)引入干擾，會(huì)直接引起誤差，造成死區(qū)和變差。為此，力平衡儀表中支承點(diǎn)都使用彈簧鋼片做成彈性支承，以避免摩擦力的引入。從上面的分析看到，在力平衡變送器中，只要測(cè)壓元件的有效面積S能保持恒定，磁鐵的磁場(chǎng)強(qiáng)度均勻穩(wěn)定，力臂的長(zhǎng)度l、l不變，便可得到較好的變換精度。OAOB微小位移電變換方法霍爾元件霍爾效應(yīng)一塊長(zhǎng)為l、寬為b、厚為d的半導(dǎo)體薄片置于磁感應(yīng)強(qiáng)度為月的磁場(chǎng)（磁場(chǎng)方向垂直于薄片）中，如下圖所示。當(dāng)有電流I流過(guò)時(shí)，在垂直于電流和磁場(chǎng)的方向上將產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)U。這種現(xiàn)象稱(chēng)為霍爾效H應(yīng)?；魻栃?yīng)原理圖假設(shè)薄片為N型半導(dǎo)體，在其左右兩端通以電流1（稱(chēng)為控制電流）。那么半導(dǎo)體中的載流子（電子）將沿著與電流I相反的方向運(yùn)動(dòng)。由于外磁場(chǎng)B的作用，使電子受到洛侖茲力FL作用而發(fā)生偏轉(zhuǎn)。結(jié)果在半導(dǎo)體的后端面上電子有所積累。而前端面缺少電子，因此后端面帶負(fù)電，前端面帶正電，在前后端面間形成電場(chǎng)。該電場(chǎng)產(chǎn)生的電場(chǎng)力FE阻止電子繼續(xù)偏轉(zhuǎn)。當(dāng)FE與FL相等時(shí)，電子積累達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡。這時(shí)，在半導(dǎo)體前后兩端面之間（即垂直于電流和磁場(chǎng)方向）建立電場(chǎng)，稱(chēng)為霍爾電場(chǎng)eh，相應(yīng)的電勢(shì)就稱(chēng)為霍爾電勢(shì)uh。U=- = K?I?BHnedH霍爾元件的靈敏度系數(shù)K=1—。金屬中自由電子濃度n很高，因此K很小，使輸出U極小，Hned H H不宜作霍爾元件，因此霍爾元件都是由半導(dǎo)體材料制成。如果是P型半導(dǎo)體，其載流于是空穴。一般電子遷移率大于空穴遷移率。因此霍爾元件多用N型導(dǎo)體材料，霍爾元件越?。磀越?。?，K就越大，所H以一般霍爾元件都比較簿。薄膜霍爾元件厚度只有1um左右。由霍爾電勢(shì)公式可知，當(dāng)控制電流（或磁場(chǎng)）方向改變時(shí)，霍爾電勢(shì)方向也將改變，但電流與磁場(chǎng)方向同時(shí)改變時(shí)，霍爾電勢(shì)方向不變；當(dāng)載流材料和幾何尺寸確定后，霍爾電勢(shì)U的大小正比于控制電流IH和磁感應(yīng)強(qiáng)度B，因此霍爾元件可用來(lái)測(cè)量磁場(chǎng)（I恒定）、檢測(cè)電流（B恒定）。當(dāng)霍爾元件在一個(gè)線(xiàn)性梯度磁場(chǎng)中移動(dòng)時(shí)，輸出霍爾電勢(shì)反映了磁場(chǎng)變化此可測(cè)微小位移、壓力、機(jī)械振動(dòng)等?；魻柺絺鞲衅鬓D(zhuǎn)換效率較低，受溫度影響大，但其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，堅(jiān)固，頻率響應(yīng)寬，動(dòng)態(tài)范圍（輸出電勢(shì)的變化）大，無(wú)觸點(diǎn)，使用壽命長(zhǎng)，可靠性高，易微型化和集成電路化，因此在測(cè)量技術(shù)、自動(dòng)控制、電磁測(cè)量、計(jì)算裝置以及現(xiàn)代軍事技術(shù)等領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用?；魻栘＜牧霞皹?gòu)造:用于制造霍爾元件的材料主要有以下幾種。鍺（Ge）,N型及P型均可。其電阻率約為10-2（^?m）。在室溫下載流子遷移率為3.6X103（cm2?v-is-i）?；魻栂禂?shù)可達(dá)4.25X103（cm2?c-i）。而且提純和拉單晶都很容易，故常用于制造霍爾元件。硅（Si）,N型及P型均可。其電阻率約為1.510-2（Q?m）,N型硅的載流子遷移率高于P型硅。N型硅霍爾系數(shù)可達(dá)2.25X103（cm2?c-i）。砷化銦（InAs）和銻化銦（InSb）,這兩種材料的特性很相似。純砷化銦樣品的載流子遷移率可達(dá)3X104（cm2?v-1S-1）,電阻率較小，約為2.5X10-3（Q-m）。銻化銦的載流子遷移率可達(dá)6X104（cm2?v-1S-1）,電阻率約為7X10-3（Q-m）。它們的霍爾系數(shù)分別為350和1000。由于兩者遷移率都非常高，而且可以用化學(xué)腐蝕方法將其厚度減薄到10um,因此用這兩種材料制成的霍爾元件有較大的霍爾電勢(shì)?；魻栐耐庑?結(jié)構(gòu)和符號(hào)如下圖所示?；魻栐慕Y(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單,它是由霍爾片、四極引線(xiàn)和殼體組成?；魻柶且粔K矩形半導(dǎo)體單晶薄片（一般為4X2X0.1mm3）。在它的長(zhǎng)度方向兩端面上焊有兩根引線(xiàn)（圖中a、b線(xiàn)），稱(chēng)為控制電流端引線(xiàn)，通常用紅色導(dǎo)線(xiàn)。其焊接處稱(chēng)為控制電流極（或稱(chēng)激勵(lì)電極），要求焊接處接觸電阻很小，并呈純電阻，即歐姆接觸（無(wú)PN結(jié)特性）。在薄片的另兩側(cè)端面的中間以點(diǎn)的形式對(duì)稱(chēng)地焊有兩根霍爾輸出端引線(xiàn)（圖中c、d線(xiàn)），通常用綠色導(dǎo)線(xiàn)。其焊接處稱(chēng)為霍爾電極，要求歐姆接觸，且電極寬度與長(zhǎng)度之比要小于0.1，否則影響輸出?；魻栐臍んw是用非導(dǎo)磁金屬、陶瓷或環(huán)氧樹(shù)脂封裝?；魻栐陔娐分锌捎脠D（c）的兩種符號(hào)表示。（D外形 8）結(jié)構(gòu) 9）符號(hào)霍爾元件測(cè)量電路：霍爾元件的基本測(cè)量電路如下圖所示。頁(yè)腳內(nèi)容頁(yè)腳內(nèi)容頁(yè)腳內(nèi)容頁(yè)腳內(nèi)容激勵(lì)電流由電源正供給，可變電阻RP用來(lái)調(diào)節(jié)激勵(lì)電流I的大小。只RL為輸出霍爾電勢(shì)UH的負(fù)載電阻。通常它是顯示儀表、記錄裝置或放大器的輸入阻抗。阻。通常它是顯示儀表、記錄裝置或放大器的輸入阻抗。集成霍爾傳感器（根據(jù)電路和霍爾元件的工作條件不同，分為線(xiàn)性型、開(kāi)關(guān)型）cmnoHGAICLdnCQcmnoHGAICLdnCQ開(kāi)關(guān)霍爾集成電路結(jié)構(gòu)壓力容器質(zhì)量控制點(diǎn)一覽表壓力容器質(zhì)量控制點(diǎn)一覽表頁(yè)腳內(nèi)容頁(yè)腳內(nèi)容壓力容器質(zhì)量控制點(diǎn)一覽表壓力容器質(zhì)量控制點(diǎn)一覽表頁(yè)腳內(nèi)容頁(yè)腳內(nèi)容技術(shù)指標(biāo):額定激勵(lì)電流、輸入電阻、輸出電阻、不等位電勢(shì)及零位電阻、寄生直流電勢(shì)等?；魻杺鞲衅鞯难a(bǔ)償:應(yīng)用：不等位電勢(shì)補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償。技術(shù)指標(biāo):額定激勵(lì)電流、輸入電阻、輸出電阻、不等位電勢(shì)及零位電阻、寄生直流電勢(shì)等?；魻杺鞲衅鞯难a(bǔ)償:應(yīng)用：不等位電勢(shì)補(bǔ)償和溫度補(bǔ)償。位移測(cè)量霍爾式位移傳感器原理示意圖壓力測(cè)量霍爾式壓力傳感器結(jié)構(gòu)原理圖鉗型電流表、鉗型電流傳感器測(cè)量電流工作原理92739275■法：非X標(biāo)記產(chǎn)品CATIH?OOVi電流■程）CAT>160OV■法：非X標(biāo)記產(chǎn)品CATIH?OOVi電流■程）CAT>160OV（電壓量程14c@usooenm鉗形表VfcW-IUCLAMPONHiTESTER榮獲日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省優(yōu)秀產(chǎn)品設(shè)計(jì)獎(jiǎng)易「操作!真有效值.鉗口直徑;33mm100g重.16mm厚雙向開(kāi)口設(shè)計(jì)，左右手都能用超薄鉗口可在很窄范圉內(nèi)現(xiàn)量無(wú)金屬（鐵圖）外露一使用更安全轉(zhuǎn)速測(cè)量、長(zhǎng)度測(cè)量檢測(cè)輪轉(zhuǎn)商方向開(kāi)關(guān)式塞爾元件A開(kāi)關(guān)式密爾元件B祓腌力轉(zhuǎn)動(dòng)方向開(kāi)關(guān)式塞爾元件A開(kāi)關(guān)式密爾元件B祓腌力轉(zhuǎn)動(dòng)方向系統(tǒng)測(cè)量輪和傳感器安裝示意圖移動(dòng)方向磁鐵翟爾傳感器霍爾傳感器安裝圖y Iu）轉(zhuǎn)速測(cè)量原理3）1一一霍爾器件2——被測(cè)物體3——永磁體電感式元件電感式傳感器是利用線(xiàn)圈自感或互感的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)量的一種裝置，可以用來(lái)測(cè)量位移、振動(dòng)、壓力、流量、重量、力矩、應(yīng)變等多種物理量。電感式傳感器的核心部分是可變自感或可變互感，在被測(cè)量轉(zhuǎn)換成線(xiàn)圈自感或互感的變化時(shí)，一般要利用磁場(chǎng)作為媒介或利用鐵磁體的某些現(xiàn)象。這類(lèi)傳感器的主要特征是具有線(xiàn)圈繞組。電感式傳感器具有以下優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，輸出功率大，抗干擾能力強(qiáng)，對(duì)工作環(huán)境要求不高，分辨力較高（如在測(cè)量長(zhǎng)度時(shí)一般可達(dá)0.1um）,示值誤差一般為示值范圍的0.1%-0.5%,穩(wěn)定性好。它的缺點(diǎn)是頻率響應(yīng)低，不宜用于快速動(dòng)態(tài)測(cè)量。一般說(shuō)來(lái)，電感式傳感器的分辨力和示值誤差與示值范圍有關(guān)。示值范圍大時(shí)，分辨力和示值精度將相應(yīng)降低。電感式傳感器種類(lèi)很多。有利用自感原理的自感式傳感器（通常稱(chēng)電感式傳感器），利用互感原理通常做成的差動(dòng)變壓器式傳感器。自感式傳感器工作原理電感式位移傳感器種類(lèi)繁多，目前常用的有變氣隙型、變面積型和螺管型三種，如下圖所示。雖然形式不同，但都包含線(xiàn)圈、鐵芯和活動(dòng)銜鐵三部分。 壓力容器質(zhì)量控制點(diǎn) 壓力容器質(zhì)量控制點(diǎn)一覽表頁(yè)腳內(nèi)容頁(yè)腳內(nèi)容 壓力容器質(zhì)量控制點(diǎn) 壓力容器質(zhì)量控制點(diǎn)一覽表頁(yè)腳內(nèi)容頁(yè)腳內(nèi)容頁(yè)腳內(nèi)容頁(yè)腳內(nèi)容電感式傳感器結(jié)構(gòu)電感式傳感器結(jié)構(gòu)】——線(xiàn)圈2——鐵芯3——銜鐵對(duì)變間隙型傳感器，氣隙的大小隨被測(cè)量的改變而變化，使磁路中氣隙的磁阻發(fā)生變化，從而引起線(xiàn)圈電感的變化。這種電感量的變化與氣隙的大?。次灰屏浚┫鄬?duì)應(yīng)，因此，只要能測(cè)山這種電感量的變化，就能測(cè)出位移的大小。變面積型是氣隙長(zhǎng)度保持一定，而鐵芯與銜鐵之間相對(duì)覆蓋面積隨被測(cè)位移量的變化而改變，從而導(dǎo)致線(xiàn)圈電感的變化。螺管型傳感器是線(xiàn)圈電感隨著銜鐵插入長(zhǎng)度的變化而變化。理論上，電感相對(duì)變化量與銜鐵位移相對(duì)變化量成正比，但由于線(xiàn)圈內(nèi)磁場(chǎng)強(qiáng)度沿軸向分布不均勻，所以實(shí)際上，W2uS它的輸出仍有非線(xiàn)性。L= W0下面進(jìn)一步分析在銜鐵變動(dòng)后，AL與A8關(guān)系的非線(xiàn)性，設(shè)銜鐵處于起始位置時(shí)，電感傳感器的初始?xì)庀稙?0，初始電感y W2USL= -0—a0 始?xì)庀稙?0，初始電感y W2USL= -0—a0 250，當(dāng)銜鐵向上位移A5時(shí)，傳感器氣隙將減小，即5=5-A5，0這時(shí)電感將增大為L(zhǎng)=W2uS 0—0—2(5-A5)電感的變化量為AL=L-L=L0 （AL0A5 _A5 15—A5=『(1^)0 0 50A5當(dāng)b<<1時(shí)5005-A50上式展相對(duì)改變量為:開(kāi)成級(jí)數(shù)AL A5AL A5m = [1+A~+(A>)2+ ]=g+(9)2+(a5)3+ \o"CurrentDocument"L 5 5° 、 -0 050 50同理，如果銜鐵向下位移A8時(shí)，傳感器氣隙將增加+A50這時(shí)電感將減小為y W2USL器氣隙將增加+A50這時(shí)電感將減小為y W2USL= 002(5+A5)0電感的變化量為A5AL0K5,相對(duì)改變量為：T00A5 15+A5 51+a_A5A5 一-當(dāng)L<<1時(shí)，將上503 ――式展開(kāi)成級(jí)數(shù)L-一一黃（黃）2+（黃）3 。如果不考慮包括二次項(xiàng)以上的高次項(xiàng)，則AL與A8成L 00 00AS比例關(guān)系。因此，高次項(xiàng)的存在是造成非線(xiàn)性的原因。但當(dāng)［越小時(shí)，高次項(xiàng)將迅速減小，非線(xiàn)性可以0得到改善；然而，這又會(huì)使傳感器的測(cè)量范圍（即銜鐵允許工作位移）變小。所以，對(duì)輸出特性線(xiàn)性的要求和對(duì)測(cè)量范圍的要求是相互矛盾的。故這種傳感器只能用于微小位移的測(cè)量。傳感器的靈敏度為ALLs=as=s0~，從提高傳感器靈敏度的角度看，初始間隙應(yīng)盡量小，結(jié)果是被測(cè)量的范圍也變小。如果0增加線(xiàn)圈匝數(shù)和鐵芯截面積，可以提高靈敏度，但必將增加傳感器的幾何尺寸和重量。在這三種傳感器中變氣隙式靈敏度最高，且隨氣隙的增大而減少，非線(xiàn)性誤差大。為了減少非線(xiàn)性誤差，量程必須限制在較小范圍內(nèi)，所以只能用于微小位移的測(cè)量，一般為0.001mm?1mm；變面積型傳感器靈敏度比變間隙型小，理論靈敏度為一常數(shù)，因而線(xiàn)性好，量程也比變間隙式大，它的應(yīng)用也比變間隙型多；螺管型傳感器在三種中量程最大，可達(dá)幾十毫米，靈敏度低，但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單便于制作，因而應(yīng)用比較廣泛。這三種類(lèi)型的傳感器，由于線(xiàn)圈中流過(guò)負(fù)載的電流不等于零，存在起始電流，非線(xiàn)性較女，而且有電磁吸力作用于活動(dòng)銜鐵。易受外界干擾的影響，如電源電壓和頻率的波動(dòng)、溫度變化等都將使輸出產(chǎn)生誤差，所以不適用于精密測(cè)量，只用在一些繼電信號(hào)裝置。在實(shí)際應(yīng)用中，廣泛采用的是差動(dòng)式電感傳感器。差動(dòng)形式兩只完全對(duì)稱(chēng)的電感傳感器合用一個(gè)活動(dòng)銜鐵，便構(gòu)成差動(dòng)電感傳感器，如下圖所示。在起始位置時(shí)，銜鐵處于中間位置，兩邊的氣隙相等，因此兩只電感線(xiàn)圈的電感量在理論上相等。當(dāng)銜鐵偏離中間位置向上或向下移動(dòng)時(shí)，造成兩邊氣隙不等，使兩只電感線(xiàn)圈的電感量一增一減，它們之差為：TOC\o"1-5"\h\zASAS ASAL+AL=2L［―+（—）3+（—）5+…］，可見(jiàn)AL+AL中不存在偶次項(xiàng)，這說(shuō)明差動(dòng)電感傳感器1 2 0SS S 1 200 0的非線(xiàn)性小得多，其靈敏度為S=2%，是單個(gè)電感傳感器的2倍。0壓力容器質(zhì)量控制點(diǎn)一覽表壓力容器質(zhì)量控制點(diǎn)一覽表頁(yè)腳內(nèi)容頁(yè)腳內(nèi)容壓力容器質(zhì)量控制點(diǎn)一覽表壓力容器質(zhì)量控制點(diǎn)一覽表頁(yè)腳內(nèi)容頁(yè)腳內(nèi)容(b)變面積型差動(dòng)式電感傳感器鐵芯3(b)變面積型差動(dòng)式電感傳感器鐵芯3軸向位移電感傳感器1一導(dǎo)線(xiàn)2-圓筒磁芯3一銜鐵4一裁圖5-彈簧6-防轉(zhuǎn)銷(xiāo)7-鋼球?qū)к?—測(cè)桿§一密封套1。一可推測(cè)頸測(cè)量電路見(jiàn)課本P49-50應(yīng)用壓力測(cè)量、厚度測(cè)量、焊條偏心度測(cè)量等JGH型電感測(cè)厚儀下圖是用差動(dòng)式電感傳感器組成的測(cè)厚儀電路圖。 電感傳感器的兩個(gè)線(xiàn)圈L和L作為兩個(gè)相鄰的橋12臂，另外兩個(gè)橋臂是電容C1和C2。橋路對(duì)角線(xiàn)輸出端用4只二極管D1?D4組成相敏整流器，由電流表M顯示。在二極管中串聯(lián)4個(gè)電阻R1?R4作為附加電阻，目的是為了減少由于溫度變化時(shí)，相敏整流器的特性變化所引起的誤差，所以應(yīng)盡可能選用溫度系數(shù)較小的線(xiàn)繞電阻。R5是調(diào)零電位器，R6用來(lái)調(diào)

節(jié)顯示器M滿(mǎn)刻度用。電橋的電源由接在對(duì)角線(xiàn)ab的變壓器B供給，變壓器原邊采用磁飽和交流穩(wěn)壓器R7和C4，電路中C3起濾波作用SD為指示燈。測(cè)厚儀電器圖差動(dòng)變壓器式傳感器差動(dòng)變壓器則是把被測(cè)量的變化變換為線(xiàn)圈的互感變化。差動(dòng)變壓器本身是一個(gè)變壓器，初級(jí)線(xiàn)圈輸入交流電壓，次級(jí)線(xiàn)圈感應(yīng)出電勢(shì)，當(dāng)互感受外界影響變化時(shí)，其感應(yīng)電勢(shì)也隨之相應(yīng)的變化。由于它的次級(jí)線(xiàn)圈接成差動(dòng)的形式，故稱(chēng)差動(dòng)變壓器。差動(dòng)變壓器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，測(cè)量精度高，靈敏度高及測(cè)量范圍寬等優(yōu)點(diǎn)，故應(yīng)用較廣。下面以應(yīng)用較多的螺管式差動(dòng)變壓器為例說(shuō)明其特性，它可以測(cè)量一至上百毫米的機(jī)械位移。5.2.1工作原理差動(dòng)變壓器結(jié)構(gòu)由初級(jí)線(xiàn)圈P與兩個(gè)相同的次級(jí)線(xiàn)圈S1、S2和插入的可移動(dòng)的鐵芯C組成。其線(xiàn)圈聯(lián)接方式如圖（b）所示，兩個(gè)次級(jí)線(xiàn)圈反相串接。當(dāng)初級(jí)線(xiàn)圈戶(hù)加上一定的正弦交流電壓U1后，在次級(jí)線(xiàn)圈中的感應(yīng)電勢(shì)E21、E22與鐵芯在線(xiàn)圈中的位置有關(guān)。當(dāng)鐵芯在中心位置時(shí)E21=EE22，輸出電壓U2=0。鐵芯向上移動(dòng)時(shí)E21>E22，反之乙JL 乙乙 乙 乙JL 乙乙E21<E22。在上述兩種情況下，輸出電壓U2的相位相差1800，其幅值隨鐵芯位移距離x的改變而變化，如下圖所示。測(cè)量電路差動(dòng)變壓器輸出交流電壓，如果采用交流電壓表指示，只能反映鐵芯位移的大小、，不能反映移動(dòng)的方向。另外，輸出的交流電壓中存在零點(diǎn)殘余電壓。所以要求差動(dòng)變壓器的測(cè)量電路，既能反映鐵芯位移的大小和方向又能補(bǔ)償零點(diǎn)殘余電壓。常用的測(cè)量電路有兩種形式，一種是差動(dòng)整流電路，另一種是相敏檢波電路。具體參考課本P56-60應(yīng)用參見(jiàn)課本P61-62電容式元件工作原理（見(jiàn)課本77-79）測(cè)量電路（脈沖調(diào)寬電路）（見(jiàn)課本90-91）應(yīng)用（見(jiàn)課本92）渦流傳感器基本原理電渦流傳感器一般都是做成一個(gè)扁平空心線(xiàn)圈,將此線(xiàn)圈靠近金屬導(dǎo)體,當(dāng)線(xiàn)圈中通有交流電時(shí),在其周?chē)臻g產(chǎn)生交變磁通,放在該磁場(chǎng)中的金屬導(dǎo)體就會(huì)產(chǎn)生電渦流.此渦流的圓心與線(xiàn)圈在金屬導(dǎo)體上投影的圓心重合.研究表明:渦流區(qū)與線(xiàn)圈2R:139D2r=0525D尺寸的關(guān)系為2 .39, 0.55D.D為扁平空心線(xiàn)圈外徑,2R為渦流區(qū)外徑.2r為渦流區(qū)內(nèi)徑.渦流滲透深度h=5000工P u為 uf.為導(dǎo)體電阻率，f為交變磁場(chǎng)的頻率，r為相對(duì)導(dǎo)磁率.r電渦流式傳感器原理圖等效電路可把空心線(xiàn)圈看作變壓器初級(jí),金屬導(dǎo)體中的渦流回路看作變壓器次級(jí).當(dāng)線(xiàn)圈周?chē)a(chǎn)生交變磁場(chǎng)時(shí),環(huán)狀渦流也將產(chǎn)生交變磁場(chǎng),其方向與線(xiàn)圈產(chǎn)生的磁通方向相反,因而抵消部分原磁場(chǎng),這可理解為線(xiàn)圈與環(huán)狀渦流之間存在互感M,其大小取決于金屬導(dǎo)體和線(xiàn)圈之間的靠近程度.根據(jù)等效電路,可列出方程:RI+jwLI—jwMI=U11 11 2 1—jwMI+RI+jwLI=012 2R1,L1為空心線(xiàn)圈電阻和電感R,L為渦流回路的等效電阻和電感M為線(xiàn)圈與金屬導(dǎo)體之間的互感系數(shù)由上面方程解得,當(dāng)線(xiàn)圈與被測(cè)金屬導(dǎo)體靠近時(shí),線(xiàn)圈的等效阻抗為:U_1I1w2M2 w2M2 R]+j[wL- wL]R2+(wL)2 1R2+(wL)2R等效電阻為eqw2M2+ RR2+(wL)2L等效電感為eqw2M2LR2+(wL)2wLwLQ- e^_品質(zhì)因素 eq Req上述分析結(jié)果表明，電渦流傳感器的等效電氣參數(shù)都是互感M的函數(shù)，但是通常利用其電感的變化組成測(cè)量回路,故把這類(lèi)傳感器列為電感式傳感器.測(cè)量電路調(diào)頻式電路:把傳感器線(xiàn)圈作為組成LC振蕩器的電感元件，當(dāng)傳感器線(xiàn)圈電感變化時(shí)，引起振蕩器的振蕩頻率變化,該頻率可直接由數(shù)字頻率計(jì)測(cè)得,或通過(guò)頻率—電壓轉(zhuǎn)換,由儀器指示或記錄.調(diào)幅式電路:傳感器線(xiàn)圈與電容組成并聯(lián)諧振回路,石英晶體振蕩器相當(dāng)于一個(gè)恒流源,向諧振回路提供一*個(gè)頻率穩(wěn)定為f的高頻激勵(lì)電流0,LC回路的輸出電壓u0=i0F（Z）,Z為L(zhǎng)C回路的阻抗.當(dāng)被測(cè)導(dǎo)體遠(yuǎn)離傳感器時(shí)，因LC諧振回路的諧振頻率設(shè)定為激勵(lì)頻率f0，故呈現(xiàn)的阻抗最大，諧振回路上的輸出電壓也最大，當(dāng)被測(cè)導(dǎo)體靠近傳感器線(xiàn)圈時(shí),線(xiàn)圈的等效電感發(fā)生變化,LC諧振回路的諧振頻率改變,所呈現(xiàn)的等效阻抗減小,所以輸出電壓幅度值也減小,從而實(shí)現(xiàn)測(cè)量的要求.應(yīng)用位移測(cè)量（壓力計(jì)）：電渦流傳感器的等效阻抗Z與被測(cè)材料的電阻率、導(dǎo)磁率、激磁頻率及線(xiàn)圈與被測(cè)體間的距離x有關(guān)。當(dāng)電阻率、導(dǎo)磁率、激磁頻率一定時(shí)，Z只與x有關(guān)。通過(guò)適當(dāng)?shù)臏y(cè)量電路，可得到輸出電壓與距離x的關(guān)系。其線(xiàn)性范圍為平面線(xiàn)圈外徑的1/3——1/5。顯然可以用來(lái)測(cè)量位移（壓力）。振幅測(cè)量：可以無(wú)接觸地測(cè)量各種振動(dòng)的振幅，如測(cè)量軸的振動(dòng)形狀，可用多個(gè)渦流傳感器，并排安置在軸附近，可獲得各傳感器所在位置軸的瞬時(shí)振幅。轉(zhuǎn)速測(cè)量：把一個(gè)旋轉(zhuǎn)金屬加工成齒輪狀，旁邊安裝一個(gè)渦流傳感器，當(dāng)旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，傳感器將周期地改變輸出信號(hào)，測(cè)其頻率即可得轉(zhuǎn)速。無(wú)損探傷等：可以對(duì)被測(cè)量對(duì)象進(jìn)行非破壞性的探傷，例如檢查金屬材料的表面裂紋、熱處理裂紋以及焊接部位的探傷等。在檢查時(shí)，使傳感器與被測(cè)體的距離不變，當(dāng)有裂紋出現(xiàn)時(shí)，導(dǎo)體電阻率、導(dǎo)磁率發(fā)生變化，從而引起傳感器的等效阻抗發(fā)生變化，通過(guò)測(cè)量電路達(dá)到探傷目的。壓電傳感器壓電效應(yīng)壓電材料壓電傳感器壓電傳感器的等效電路測(cè)量電路應(yīng)用應(yīng)變電阻傳感器導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外界作用下（如壓力等）產(chǎn)生機(jī)械變形,其阻值將發(fā)生變化,這種現(xiàn)象稱(chēng)為應(yīng)變效應(yīng).把依據(jù)這種效應(yīng)制成的應(yīng)變片粘貼于被測(cè)材料上,則被測(cè)材料受外界作用所產(chǎn)生的應(yīng)變就會(huì)傳送到應(yīng)變片上,從而使應(yīng)變片上電阻值發(fā)生變化,通過(guò)測(cè)量阻值的變化量,就可以反映出外界作用的大小.應(yīng)變片工作原理P136電阻應(yīng)變片是用直徑約為0.025mm的具有高電阻率的金屬電阻絲制成.由物理學(xué)可知:R=pl/S如果金屬絲沿軸線(xiàn)方向受力而變形,其電阻也隨之變化,其應(yīng)變關(guān)系可由微分學(xué)得dR dp dl dS二十— dSdD到：RT P5~ 1 丁.對(duì)于直徑為d的圓形電阻絲歹=2D?由材料力學(xué)知:橫向收dD__dl__丫 8=dl=Al縮和縱向伸長(zhǎng)的關(guān)系為：D=T7=為材料的泊松比.T一廠(chǎng)為電阻絲軸向的相對(duì)變化,也就是應(yīng)變.由上述可得:dRdpdl dp/pdlF=十,（1+2）=（1+2+ ）丁=kgRp7 rdpk為應(yīng)變靈敏系數(shù)，其物理意義為單位應(yīng)變所引起的電阻相對(duì)變化對(duì)于金屬-p—變化很小.其靈敏系數(shù)1+2 dp dp主要取決于 .對(duì)于半導(dǎo)體應(yīng)變片則-p—變化很大，其靈敏系數(shù)主要取決于-p—.應(yīng)變片結(jié)構(gòu)P137應(yīng)變片測(cè)量電路

在電阻應(yīng)變傳感器中,多采用橋式測(cè)量電路.根據(jù)橋路的工作電壓,可分為交流電橋和直流電橋.當(dāng)電橋負(fù)載無(wú)窮大時(shí),電橋的輸出電壓為:TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"RR—RR 在電阻應(yīng)變傳感器中,多采用橋式測(cè)量電路.根據(jù)橋路的工作電壓,可分為交流電橋和直流電橋.當(dāng)電橋負(fù)載無(wú)窮大時(shí),電橋的輸出電壓為:14 23U(R+R)(R+R)1 23 4RR RR為了使在測(cè)量前的輸出為零，應(yīng)使R=R（電橋平衡條件）.令R=R=a為橋臂的電阻比，它的13 13大小與電橋的電壓靈敏度有關(guān)，當(dāng)a=1時(shí)，電橋的靈敏度最大.故在測(cè)量電路中常用全等臂電橋電路.在實(shí)單臂電橋R+ARU= 1 1_0R單臂電橋R+ARU= 1 1_0R+R+AR12RUR+R”考慮至U34AR?RR=R=R=R=R1， 1 2 3 4則上式化為：U為：U0UAR 14R1雙臂電橋（相鄰臂相反，相對(duì)臂相同）R+AR R UARU- 1 1 U- 3—U--0R+R+AR-AR R+R2R（相鄰臂）12 1 2 34UARUx0工R（相對(duì)臂）全橋測(cè)量電路同理可得：Uo-全橋測(cè)量電路同理可得：Uo-UARRR比較上述的橋路可知：全橋測(cè)量電路靈敏度最高，雙臂次之，單臂最低。全橋和相鄰臂工作的測(cè)量電路沒(méi)壓力容器質(zhì)量控制點(diǎn)一壓力容器質(zhì)量控制點(diǎn)一覽表壓力容器質(zhì)量控制點(diǎn)一壓力容器質(zhì)量控制點(diǎn)一覽表有非線(xiàn)性誤差，同時(shí)還能起到溫度補(bǔ)償作用。從上面的電橋輸出可以看到，激勵(lì)電源的穩(wěn)定是非常重要的?，F(xiàn)有專(zhuān)門(mén)傳感器電源模塊，如2B35K；專(zhuān)門(mén)的信號(hào)處理模塊，如2B31。對(duì)于交流電橋，只須用復(fù)數(shù)符號(hào)法分析。電阻應(yīng)變傳感器的應(yīng)用測(cè)量力、載荷、扭矩、加速度等光纖傳感器光纖傳感器的發(fā)展已經(jīng)日益成熟，這一技術(shù)的影響已十分明顯。光纖傳感器具有許多優(yōu)點(diǎn)：靈敏度高；幾何形狀具有多方面的適應(yīng)性，可以制成任意形狀的光纖傳感器；可以制造傳感各種不同物理信息的器件；光纖傳感器可以用于高壓、電氣、噪音、高溫、腐蝕或其它惡劣環(huán)境。目前，正在研制中的光纖傳感器有磁、聲、壓力、溫度、加速度、陀螺、位移、液面、轉(zhuǎn)矩、光聲、電流等類(lèi)型的光纖傳感器。光纖傳感器的主要特點(diǎn)有：.光纖是一種很靈敏的檢測(cè)元件。.光纖傳感器外徑很小，因此有利于在狹小空間環(huán)境下的測(cè)量。正是由于體積小重量輕，因此在飛行器中內(nèi)使用。.耐高溫、耐水性。故可在高溫、水中測(cè)量。.具有可撓性，可在振動(dòng)情況下測(cè)量。.傳感器頻帶很寬，有利于超高速測(cè)量。.傳感器是非電連接