力学传感器原理与应用.pdf

力系感測器原理與應用 煜昕科技有限公司 Http://.tw 陳昌銘 tel:04 email:jih.sense@ 力系感測器原理與應用 一.力系感測器量測原理 二.力系感測器種類 荷重元 ﹑扭力感測器 ﹑壓力感測器 三.力系感測器信號處理﹑顯示方法 四.力系感測器校正方法 五.量測應用 一.力系感測器量測原理 A. 虎克定律 結構受力量 ﹑扭力 ﹑壓力產生變形 F=K ．∆X T=J ．∆θ F=P ．A 力量力量 彈性係數彈性係數 位移位移 扭力扭力 扭轉剛性扭轉剛性 扭轉角度扭轉角度 F=K ．L ．ε(應變 ,Strain, 單位長度的變形) ＝＞力量與應變成正比關係 ＝＞扭力與扭轉應變成正比關係 B. 應變的量測 R=ρ.L/A (R:電阻 ρ:導電常數 L:長度 A:截面積) 電阻與導体長度成正比,與截面積成反比 小電阻 大電阻 當導体受力而伸長時,電阻即由小變大而且呈線性關係 F=K ．L ．ε=K ．R.(A/ρ) ．ε ∆R/R=C ．ε (C:Gage Factor) C.應變規的發展歷史 • l856 年，Lord Kelvin利用測試因水壓不同所致之金屬電阻變化值計算 出海底埋設深度 • l878年及l883年 Tomlinson ，以定量方式測試每單位電阻之電阻變化 量（△R/R ） • 1930年 R.W Carlson將此原理應用於感測器,並公開發表並定名為 Carlson型應變感測器 • 1935年 A.Block先生試探將電阻體以黏著劑直接黏在被測物體的表面 上以量測應變 • 1938 年 Edward E. Simmons ，發表利用金屬電阻線製造黏著型電阻 線應變規 • 同年,麻省理工學院 （MIT ）助教Arthur C.Ruge也研發同樣形狀黏著 型應變規 • l939 年 Baldwin公司由 Tatnall擔任召集人Simmons 及其合作人 Dr. Donald S. Clark ，Ruge及A.V. de Forest ，四個專家大會合，決議以 SR-4 為商品的名字來推廣於市場 • l950年 Tatnall不願隨公司轉至麻州Waltham 市，留在費城轉至Badd 公司任職 ,繼續推廣應變規 ，Badd公司應變規部門後來獨立為M.M （Micro Measurement ）公司 D.應變規範例 E.應變規電路(惠更斯電橋) T:Tension R+∆R C:Compression R-∆R 1. 單一應變規 E0 = 1/4 ．VEXC ．∆R/R=1/4 ．VEXC ．C ．ε 2. 4片應變規 E0 = VEXC ．∆R/R= VEXC ．C ．Ε C:Gage Factor 二.力系感測器種類 A.荷重元 LDB 荷重元 S 荷重元