2.1.1 電阻應(yīng)變式傳感器測(cè)量力（結(jié)構(gòu)與工作原理）

●項(xiàng)目——力的檢測(cè)●任務(wù)——物體重量檢測(cè)任務(wù)——物體重量檢測(cè)?任務(wù)導(dǎo)入生活中常用的電子秤是怎樣制作的？任務(wù)——物體重量檢測(cè)?應(yīng)變式傳感器常用彈性敏感元件●彈性敏感元件把力或壓力轉(zhuǎn)換成了應(yīng)變或位移，然后再由傳感器將應(yīng)變或位移轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。√具有良好的機(jī)械特性（強(qiáng)度高、抗沖擊、韌性好、疲勞強(qiáng)度高等）和良好的機(jī)械加工及熱處理性能?！塘己玫膹椥蕴匦裕◤椥詷O限高、彈性滯后和彈性后效小等）。√彈性模量的溫度系數(shù)小且穩(wěn)定，材料的線膨脹系數(shù)小且穩(wěn)定?！炭寡趸院涂垢g性等化學(xué)性能良好。任務(wù)——物體重量檢測(cè)●變換力的彈性敏感元件變換力的彈性敏感元件指輸入量為力F，輸出量為應(yīng)變或位移的彈性敏感元件。變換力的彈性敏感元件(a)實(shí)心軸；(b)空心軸；(c)、(d)等截面圓環(huán)；(e)變形的圓環(huán)；(f)等截面懸梁；(g)等強(qiáng)度懸臂梁；(h)變形的懸臂梁；(i)扭轉(zhuǎn)軸?應(yīng)變式傳感器常用彈性敏感元件任務(wù)——物體重量檢測(cè)?應(yīng)變式傳感器常用彈性敏感元件●變換壓力的彈性元件均勻分布作用于物體的力稱為壓力。例如氣體或液體的壓力等。變換壓力的彈性元件。

變換壓力的彈性敏感元件(a)彈簧管；(b)波紋管；(c)等截面薄板；(d)膜盒；(e)薄壁圓筒；(f)薄壁半球?電阻應(yīng)變式傳感器的工作原理——電阻應(yīng)變效應(yīng)●金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體在外力（如壓力等）作用時(shí)，會(huì)產(chǎn)生機(jī)械變形，其電阻值也相應(yīng)地發(fā)生變化，這一物理現(xiàn)象稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。任務(wù)——物體重量檢測(cè)●長(zhǎng)度為L(zhǎng)、橫截面積為S、電阻率為ρ的金屬絲其電阻為R。?電阻應(yīng)變式傳感器的工作原理——電阻應(yīng)變效應(yīng)●長(zhǎng)度為L(zhǎng)、橫截面積為S、電阻率為ρ的金屬絲其電阻為R。?電阻應(yīng)變式傳感器的工作原理——電阻應(yīng)變效應(yīng)?結(jié)論：金屬絲受拉時(shí)：L變長(zhǎng)、S變小，導(dǎo)致R變大?！窠饘賹?dǎo)體的電阻與材料、長(zhǎng)度、截面積和溫度有關(guān)。在溫度一定時(shí)，其電阻定律為：?電阻應(yīng)變式傳感器的工作原理——電阻應(yīng)變效應(yīng)●當(dāng)沿金屬絲長(zhǎng)度方向施加力時(shí)，其幾何尺寸和電阻率都會(huì)變化，從而導(dǎo)致電阻值的變化。（K：應(yīng)變靈敏度系數(shù)）?結(jié)論：應(yīng)變與電阻變化率呈線性關(guān)系●應(yīng)變效應(yīng)——通過應(yīng)變片和彈性元件將機(jī)械構(gòu)件的應(yīng)變或應(yīng)力轉(zhuǎn)換為電阻的變化再進(jìn)行電量測(cè)量的裝置。?電阻應(yīng)變式傳感器的工作原理——測(cè)量原理

電阻應(yīng)變片

測(cè)量電橋U或I

彈性敏感元件力F

應(yīng)變?chǔ)拧鱎電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變片結(jié)構(gòu)（1）敏感柵是轉(zhuǎn)換元件，由金屬絲、金屬箔制成，它被粘貼在基體上。通過基體把應(yīng)變傳遞給它。（2）基底保持電阻絲固定形狀、尺寸和位置。（3）覆蓋層（保護(hù)片）起絕緣保護(hù)作用。（4）引線焊接于敏感柵兩端，作連接測(cè)量導(dǎo)線之用。引線覆蓋層敏感柵基底電阻應(yīng)變式傳感器●電阻應(yīng)變片有金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩大類?！窠饘匐娮钁?yīng)變片又有：絲式、箔式和薄膜式等結(jié)構(gòu)形式