N应变式传感器.pptVIP

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 采用等臂电桥，即R1= R2= R3=R4=R 。此时式可写为 当ΔRi R ( i=1,2,3,4) 时，略去上式中的高阶微量，则 上式表明： ① ΔRi R时，电桥的输出电压与应变成线性关系。 ② 若相邻两桥臂的应变极性一致，即同为拉应变或压应变时，输出电压为两者之差；若相邻两桥臂的应变极性不同，则输出电压为两者之和。 ③ 若相对两桥臂应变的极性一致，输出电压为两者之和；反之则为两者之差。 ④ 电桥供电电压U越高，输出电压U0越大。但是，当U大时，电阻应变片通过的电流也大，若超过电阻应变片所允许通过的最大工作电流，传感器就会出现蠕变和零漂。 ⑤ 增大电阻应变片的灵敏系数K，可提高电桥的输出电压。 2.1.3 电阻应变片的测量电路 1 直流电桥 2 非线性误差及其补偿 单臂电桥，即R1桥臂变化ΔR，理想的线性关系 实际输出电压 电桥的相对非线性误差为 2.非线性误差及其补偿 减小非线性误差 采用的措施为： （1）采用半桥差动电桥 R1 R2 F U0 R1＋⊿R1 R4 R3 U R2－⊿R2 R1＝R2＝R3＝R4=R，ΔR1＝ΔR2=ΔR 严格的线性关系 电桥灵敏度比单臂时提高一倍 温度补偿作用 输出电压为： U0 R1＋⊿R1 U R2－⊿R2 R4＋⊿R4 R3－⊿R3 全桥差动电路 2.1 应变式传感器 2.1.1 工作原理 2.1.2 金属应变片的主要特性 2.1.3 测量电路 2.1.4 应变式传感器应用 2.1.4 电阻应变式传感器的应用 应变式力传感器 应变式压力传感器 应变式液体重量（或液位）传感器 应变式加速度传感器 柱式力传感器 1? 应变式力传感器 （a）实心圆柱；（b）空心圆筒； R5 R8 R7 R6 R1 R2 R3 R4 R5 R8 R7 R6 R1 R2 R3 R4 Uo U F (2)梁式力传感器 等截面梁 结构简单，易加工，灵敏度高 适合于测5000N以下的载荷 b0 R1 R2 l0 l F b h ① 等截面悬臂梁 b0 R1 R2 X l F b h ② 等强度悬臂梁 ③ 双端固定梁 ⑶薄壁圆环式力传感器 在外力作用下，各点的应力差别较大 2.1.4 电阻应变式传感器的应用 应变式力传感器 应变式压力传感器 应变式液体重量（或液位）传感器 应变式加速度传感器 2. 应变式压力传感器 εt εr R4 R3 R1 R2 U U0 膜片 P εr εt R1 R2 R3 R4 εr εt 膜片式压力传感器 筒式压力传感器 机床液压系统的压力（106～107Pa）， 枪炮的膛内压力（108Pa）， 动态特性和灵敏度主要由材料的E值和尺寸决定 组合式压力传感器 应变片不直接粘贴在压力感受元件上 压力敏感元件为膜片或膜盒、波纹管、弹簧管等 通常用于测量小压力。 其缺点是固有频率低，不适于测量瞬态过程。 2.1.4 电阻应变式传感器的应用 应变式力传感器 应变式压力传感器 应变式液体重量（或液位）传感器 应变式加速度传感器 3. 容器内液体重量（液位）传感器 2.1.4 电阻应变式传感器的应用 应变式力传感器 应变式压力传感器 应变式液体重量（或液位）传感器 应变式加速度传感器 4. 应变式加速度传感器 在低频（10~60Hz）振动测量中得到广泛的应用, 但不适用于频率较高的振动和冲击。 应变式加速度传感器结构示意图 1—等强度梁 2—质量块 3—壳体 4—电阻应变片 End the 2.1 * * * * * * * * * 2.1 应变式传感器 2.1.1 工作原理 2.1.2 金属应变片的主要特性 2.1.3 测量电路 2.1.4 应变式传感器应用 2.1.1 工作原理 1.金属的电阻应变效应 电阻应变效应：当金属丝在外力作用下发生机械变形时 其电阻值将发生变化 F Δl、ΔA 、Δρ ΔR 电阻的灵敏系数 对于半径为r的圆导体，A=πr2，ΔA/A=2Δr/r 又由材料力学可知，在弹性范围内， ε为导体的纵向应变，其数值一般很小，常以微应变度量； μ为电阻丝材料的泊松比，一般金属μ=0.3~0.5； λ为压阻系数，与材质有关；σ为应力值；E为材料的弹性模量； 金属电阻的灵敏系数 材料的几何尺寸变化引起的 材料的电阻率ρ随应变引起的（压阻效应） 金属材料：k0以前者为主，则k0≈1+2μ=1.7~3.6 半 导 体：k0值主要是由电阻率相对变化所决定 2. 应变片的基本结构与种类