第2章电阻式传感器 (2)精.ppt

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1、第2章电阻式传感器(2)第1页，本讲稿共30页1.1.电阻温度系数的影响：电阻温度系数的影响：相应的热输出，即虚假应变(应变误差应变误差)综合考虑得：2.线胀系数的影响：第2页，本讲稿共30页例如：康铜丝的例如：康铜丝的 t t=20=20 1010-6-6/C C，当，当 t=1t=1 C C时，时，(R/R)R/R)1 1=t t t=t=2020 1010-6-6，若应变片灵敏系数，若应变片灵敏系数 k=2k=2，由于电，由于电阻变化引起的应变误差为阻变化引起的应变误差为可达10之多。再如：试件为钢材，电阻丝为康铜丝，再如：试件为钢材，电阻丝为康铜丝，g g=11=11 1010-6-6

2、/C C，s s=15=15 1010-6-6/C C，当当 t=1t=1 C C，k=2k=2时时，(R/R)R/R)2 2=k(k(g g-s s)t=t=2(11-15)2(11-15)1010-6-6 1=1=-8-8 1010-6-6（试件引起的应变误差）（试件引起的应变误差）（试件引起的应变误差）（试件引起的应变误差）(二)补偿法：单丝自补偿法 自补偿法 组合自补偿法 线路补偿法第3页，本讲稿共30页电阻应变片的应用电阻应变片的应用 可分为两大类：可分为两大类：可分为两大类：可分为两大类：第一类：将应变片粘贴于某些弹性体上，并将其第一类：将应变片粘贴于某些弹性体上，并将其第一类：将

3、应变片粘贴于某些弹性体上，并将其第一类：将应变片粘贴于某些弹性体上，并将其接到测量转换电路，这样就构成测量各种物理量的接到测量转换电路，这样就构成测量各种物理量的接到测量转换电路，这样就构成测量各种物理量的接到测量转换电路，这样就构成测量各种物理量的专专专专用应变式传感器用应变式传感器用应变式传感器用应变式传感器。应变式传感器中，敏感元件一般为。应变式传感器中，敏感元件一般为。应变式传感器中，敏感元件一般为。应变式传感器中，敏感元件一般为各种弹性体，传感元件就是应变片，测量转换电路一各种弹性体，传感元件就是应变片，测量转换电路一各种弹性体，传感元件就是应变片，测量转换电路一各种弹性体，传感元件

4、就是应变片，测量转换电路一般为桥路；般为桥路；般为桥路；般为桥路；第二类：将应变片贴于被测试件上，然后将其接到应第二类：将应变片贴于被测试件上，然后将其接到应第二类：将应变片贴于被测试件上，然后将其接到应第二类：将应变片贴于被测试件上，然后将其接到应变仪上就可直接从应变仪上读取被测试件的应变量。变仪上就可直接从应变仪上读取被测试件的应变量。变仪上就可直接从应变仪上读取被测试件的应变量。变仪上就可直接从应变仪上读取被测试件的应变量。第4页，本讲稿共30页六、应变式传感器举例(一)应变式测力传感器第5页，本讲稿共30页1.柱式力传感器柱式力传感器(3)(3)布片及组桥布片及组桥(1)柱形(主要测吨

5、位级)(2)圆筒式(量程在100kg50t)优点：简单易加工，抗偏载能力强。缺点：横向干扰大，非线性误差大。第6页，本讲稿共30页应变式荷重传感器的外形及应变式荷重传感器的外形及应变式荷重传感器的外形及应变式荷重传感器的外形及应变片的粘贴位置应变片的粘贴位置应变片的粘贴位置应变片的粘贴位置FR1R2 R4第7页，本讲稿共30页应变式荷重传感器外形及受力位置应变式荷重传感器外形及受力位置FF第8页，本讲稿共30页2.环式力传感器环式力传感器(薄臂环型薄臂环型薄臂环型薄臂环型)当当 h/2 h/2 R R 时时,内部的内部的FR1R2R3R4另外还有八角环形等。第9页，本讲稿共30页3.梁式(2)

6、(2)等截面梁等截面梁：(500N5000N500N5000N)(1)等强度梁：第10页，本讲稿共30页(3)(3)双孔梁：线性度好，双孔梁：线性度好，小载荷小载荷(100N100N100N100N 500N500N500N500N)(4)(4)S S S S梁：梁：L-L-梁端部到中心的距离,l-l-应变片长度,-梁端部到应变片的距离,h-h-应变片处的厚度.第11页，本讲稿共30页各种悬臂梁各种悬臂梁 FF固定点固定点固定点固定点电缆第12页，本讲稿共30页 max min 4.4.轮辐式的贴片与布桥轮辐式的贴片与布桥轮辐式的贴片与布桥轮辐式的贴片与布桥八片和四片应变片组桥对灵敏度的影响：

7、第13页，本讲稿共30页压力概念图示绝对压力pa负压力p0大气压力pb绝对压力pa表压力pp =pa-pbp0=pb-pa第14页，本讲稿共30页(二)应变式压力传感器应变式压力传感器1.1.膜片式传感器膜片式传感器应变：应变：在在 x=r x=r 处，处，t t=0=0，而，而 r r达到负的最大达到负的最大值，为中心处的两倍。值，为中心处的两倍。在膜片中心x=0时，有最大值第15页，本讲稿共30页2.筒式压力传感器（测较大压力）筒式压力传感器（测较大压力）R2,R3R2,R3R2,R3R2,R3为温度补偿片为温度补偿片(注意径向和切向均为拉应力。注意径向和切向均为拉应力。)圆周方向应变：圆

8、周方向应变：轴向应变：轴向应变：第16页，本讲稿共30页3.3.其它压力传感器第17页，本讲稿共30页压力弹性元件图波登管波登管 第18页，本讲稿共30页膜片膜片 波纹管 膜盒膜盒 第19页，本讲稿共30页(三)应变式扭矩传感器应变片在圆周均布应变片在圆周均布,与轴线成与轴线成45454545。MnMn第20页，本讲稿共30页(四)应变式加速度传感器 测量时，基座固定在振动体上。振动加速度使质量块产生惯性力，悬臂梁则相当于惯性系统中的弹簧，在惯性力的作用下产生弯曲变形。因此，梁的应变在一定的频率范围内与振动体的加速度成正比。原理图原理图 结构图结构图 第21页，本讲稿共30页(五五)应变式位移

9、传感器如悬臂梁式如悬臂梁式,两端固定梁和弓形梁式位移传感器。两端固定梁和弓形梁式位移传感器。LL0第22页，本讲稿共30页(六六)流量传感器流量传感器(靶式流量计)如靶如靶(一种节流装置一种节流装置)是圆形是圆形,则则 流量系数(圆靶的=1.82)fQDd第23页，本讲稿共30页第二节 压阻式电阻传感器一、压阻效应一、压阻效应半导体受到应力作用时，其电阻率会发生变化的现象称为半导体受到应力作用时，其电阻率会发生变化的现象称为压压阻效应阻效应。二、类型和特点二、类型和特点有半导体应变式传感器和扩散型压阻式传感器两类。有半导体应变式传感器和扩散型压阻式传感器两类。优点：灵敏度非常高，分辨率高，频响

10、高，可测低频加速优点：灵敏度非常高，分辨率高，频响高，可测低频加速度与直线加速度。度与直线加速度。缺点：温度误差大。缺点：温度误差大。第24页，本讲稿共30页三、温度误差和补偿三、温度误差和补偿四、压阻式传感器举例四、压阻式传感器举例（一）半导体应变式传感器（一）半导体应变式传感器 可忽略可忽略（二）压阻式压力传感器（二）压阻式压力传感器（三）压阻式加速度传感器（三）压阻式加速度传感器第25页，本讲稿共30页磅秤磅秤超市打印秤超市打印秤电子秤电子秤第26页，本讲稿共30页电子天平的精度电子天平的精度可达十万分之一可达十万分之一电子天平电子天平第27页，本讲稿共30页人体秤人体秤 吊钩秤吊钩秤吊钩秤吊钩秤 应变式数显扭矩扳手应变式数显扭矩扳手第28页，本讲稿共30页电阻应变仪电阻应变仪第29页，本讲稿共30页材料应变的测量材料应变的测量斜拉桥上的斜拉绳斜拉桥上的斜拉绳应变测试应变测试 第30页，本讲稿共30页