《应变式传感器》课件.pptVIP

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**********************应变式传感器应变式传感器是一种能够将机械应变转换为电信号的传感器设备。通过测量材料在受力作用下的应变变化,可以实现对载荷、位移等物理量的检测和测量。应变式传感器简介定义应变式传感器是一种利用材料受外力作用而发生变形而产生电信号变化的传感器,能将机械量转换为电量。工作原理它通过材料的电阻变化或电容变化等物理效应,将外加力、压力、扭矩等机械量转换为电信号,从而实现机械量的测量。广泛应用应变式传感器被广泛应用于工业控制、机械制造、汽车电子、生物医学等领域,是一种重要的测量装置。应变式传感器的工作原理1应变检测应变式传感器利用材料在受力时产生的形变量来检测外部作用力。2电信号转换这种形变会引起材料电阻的变化,传感器将其转换为电信号。3信号放大采用电路放大微弱的电阻变化信号,得到可测量的输出信号。应变式传感器利用材料在受力作用下产生的形变来检测外界作用力。这种形变引起材料电阻的变化,传感器将其转换为电信号,并采用电路放大微弱的电阻变化信号,最终获得可测量的输出。这一原理是应变式传感器的工作基础。应变计的构造应变计由敏感元件和测量电路两部分组成。敏感元件通常采用金属箔或半导体材料制成,受到外界应力的作用会产生可测量的电阻变化。测量电路包括励磁电路和信号放大电路,用于检测和放大这种电阻变化。通过电路设计可以提高测量精度和稳定性。应变计的材料金属材料应变计常使用金属材料,如钢、铝、铜等,具有良好的电导性和机械性能。半导体材料半导体材料如硅、锗制成的应变片,具有较高的应变敏感度。光纤材料光纤应变计采用光纤材料,能实现远程、抗电磁干扰的应变测量。压电材料压电陶瓷材料可直接转化应变信号为电信号,应变计用其制成传感器。应变计的种类金属应变计金属应变计是基于金属材料电阻变化的原理而制造的应变传感器,具有简单、稳定可靠等特点,广泛应用于多种场合。半导体应变计半导体应变计利用半导体材料电阻随应变变化的原理制造而成,具有灵敏度高、尺寸小等优点。光纤应变计光纤应变计通过光纤的光学特性变化来测量应变,具有抗电磁干扰、体积小等特点,广泛应用于建筑、航空等领域。压电应变计压电应变计利用压电材料在受力时产生电荷的特性来测量应变,具有灵敏度高、响应快等优势,常用于力/压力检测。金属应变计基于金属的电阻变化金属应变计利用金属材料在受到应力时电阻会发生改变这一原理来测量应变。耐高温性能好金属应变计材料选用具有优良的热稳定性,能够在高温环境中稳定工作。应用广泛金属应变计广泛应用于机械、航天、土木等领域的应变测量与分析。半导体应变计高灵敏度半导体应变计利用半导体材料的压阻效应,能检测微小的应变变化,灵敏度远高于金属应变计。体积小巧半导体应变计尺寸小巧,可应用于紧凑型或微型设备中,满足现代测量技术的需求。能耗低半导体应变计的功耗一般较低,适用于需要长时间工作的便携式设备。光纤应变计工作原理光纤应变计利用光纤内部的微弱应变引起光纤折射率和光程长度发生变化的原理来测量应变。应变导致光纤的光学特性发生变化,从而影响光信号的传输。优势光纤应变计具有体积小、抗干扰强、线性度好、动态范围广等特点,在工业、航空、军事等领域广泛应用。Fabry-Perot干涉仪常用的光纤应变计采用Fabry-Perot干涉仪结构,通过监测光纤端面反射的光强来检测应变变化。波分复用采用波分复用技术可以同时监测多个测量点,大大提高了系统的测量能力和可靠性。压电应变计压电效应压电应变计利用压电材料的压电效应,当施加外力时材料会产生电荷,从而测量应变。高灵敏度压电应变计具有很高的灵敏度,可以测量微小的应变,适用于动态测量。简单电路压电应变计的电路简单,无需复杂的调节和电源,输出信号直接与应变成正比。应变式传感器的性能指标测量范围传感器能够检测的应变量的大小范围灵敏度传感器输出与输入之间的转换比例,衡量传感器的检测能力精度传感器测量值与实际值之间的偏差程度线性度传感器输出与输入之间的线性关系程度重复性传感器在同一输入条件下连续测量结果的一致性稳定性传感器在一段时间内测量性能的保持程度动态响应传感器测量结果与输入变化之间的时间关系应变的定义与单位应变的定义应变是物体在受力作用下发生形变所引起的相对长度变化。它是一个无量纲的物理量。应变单位常用的应变单位有微应变(με)和百万分之一(μ/m)。1με=1μ/m,即1×10^-6。测量方法应变通常利用应变计来测量,并通过电桥电路将应变信号转换成电压或电流信号。应变的测量方法1直接法通过测量受力部位的实际长

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