应变式传感器原理及应用课件.ppt

;传感检测系统的组成;一、传感器;传感器名称：发送器、传送器、变送器、检测器、 探头 ;敏感元件、转换元件、基本转换电路;; 例如位移传感器、压力传感器、振动传感器、温度传感器等。 模拟传感器、数字传感器。 双向传感器、单向传感器等。 ;应变效应 ;应变效应 ;应变效应 ;应变效应 ;;;;;;;;;;;;;;;;当R1R4=R2R3时，Ig=0，Ug=0，即电桥处于平衡状态。 若电桥的负载电阻Rg为无穷大，则B、D两点可视为开路，上式可以化简为:;设R1为应变片的阻值，工作时R1有一增量ΔR，当为拉伸应变时，ΔR为正；压缩应变时，ΔR为负。在上式中以R1+ΔR代替R1，则:;1. 等臂电桥;1、等臂电桥 当R1=R2=R3=R4=R时，称为等臂电桥。 此时电桥输出可写为 ;①当ΔRiR时，输出电压与应变呈线性关系。 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；若相邻两桥臂的极性不同时，输出电压为两者之和。 ③若相对两桥臂应变的极性一致时，输出电压为两者之和；相对桥臂的应变极性相反时，输出电压为两者之差。;当仅桥臂AB单臂工作时，输出电压为 由前两式可知，当假定RΔR时，输出电压Ug与应变ε间呈线性关系。 若假定不成立，则按线性关系刻度的仪表用来测量必然带来非线性误差。;当考虑单臂工作时，即AB桥臂变化ΔR，则:;例：设K=2，要求非线性误差δ1%，试求允许测量的最大应变值εmax。;2、第一对称电桥 若电桥桥臂两两相等，即R1=R2=R，R3=R4=R′，则称它为第一对称电桥，如图，实质上它是半等臂电桥。设R1有一增量ΔR，电桥的输出电压为:;3、第二对称电桥 半等臂电桥的另一种形式为R1=R3=R，R2=R4=R′，称为第二对称电桥。若R1有一增量ΔR，则:;若RΔR，忽略上式分母中 项，得到 可见，在一定应变范围内，第二对称电桥的输出与应变呈线性关系，但比等臂电桥的输出电压小 倍 。;;;;; 若敏感栅有n根纵栅，每根长为l，半径为r，在轴向应变ε作用下，全部纵栅的变形视为ΔL1:;敏感栅栅丝的总长???L，敏感栅的灵敏系数为KS，则电阻相对变化为：;当εr=0时，可得轴向灵敏度系数：;;;;;;;设一频率为 f 的正弦应变波在构件中以速度 v 沿应变片栅长方向传播，在某一瞬时 t，应变量沿构件分布如图所示:;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;F;;;悬臂梁式传感器;桥式传感器;;;传感器原理及应用