应变片1工作原理.ppt

镍：近似银白色、硬而有延展性并具有铁磁性的金属元素,它能够高度磨光和抗腐蚀。康铜的特性：灵敏系数稳定性好，不但在弹性变形范围内能保持为常数，进入塑性变形范围内也基本上能保持为常数；040301康铜的电阻温度系数较小且稳定，康铜的加工性能好，易于焊接，采用合适的热处理工艺时，可使电阻温度系数在±50×10—6/℃的范围内；国内外多以康铜作为应变丝材料。023.2.3金属电阻应变片的粘贴0102应变片用粘结剂粘贴到被测件上。03粘结剂形成的胶层必须准确迅速地将被测件的应变传递到敏感栅上。选择粘结剂时必须考虑应变片材料和被测件材料性能，粘接力强，机械性能可靠，01粘合层要有足够大的剪切弹性模量，良好的电绝缘性，蠕变和滞后小，耐湿，耐油，耐老化。02蠕变：在温度一定时，应变片承受一恒定的机械应变时，指示应变随时间变化。还要考虑应变片的工作条件，如温度、相对湿度、稳定性要求以及贴片固化时加热加压的可能性等。0102聚酯树脂型粘结剂类型：环氧树脂型硝化纤维素型酚醛树脂型等。氰基丙稀酸型3.3电阻应变片的特性3.3.1弹性敏感元件及其基本特性物体在外力作用下改变原来尺寸或形状的现象称为变形，而当外力去掉后物体又能完全恢复其原来的尺寸和形状，称为弹性变形。具有弹性变形特性的物体称为弹性元件。弹性元件首先把力、力矩或压力变换成应变或位移，01然后传递给粘贴在弹性元件上的应变片，通过应变片将力、力矩或压力转换成相应的电阻值。02弹性元件的基本特性：03刚度刚度是弹性元件受外力作用下变形大小的量度，其定义是弹性元件单位变形时所需要的力。0201010203F——外力，牛顿（N）；x—变形，毫米（mm）。刚度可以从弹性特性曲线上求得。图3-4弹性特性曲线01S是单位力作用下弹性元件产生变形的大小，02灵敏度大，表明弹性元件软，变形大。2.灵敏度与C相似，如果弹性特性是线性的，则S为一常数。若弹性特性是非线性的，则S为一变数，即表示此弹性元件在弹性变形范围内，各处由单位力产生的变形大小是不同的。表3-2常用弹性元件的结构和特性第3章应变式传感器3.1工作原理3.2应变片的种类、材料及粘贴3.3电阻应变片的特点3.4电阻应变片的测量电路3.5应变片传感器的应用3.1工作原理应变效应：导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应发生变化。一根金属电阻丝，未受力时，原始电阻值为图3-1金属电阻丝应变效应01当电阻丝受到拉力F作用时，02将伸长Δl，03横截面积相应减小ΔA，04电阻率因材料晶格发生变形等因素影响而改变了dρ，05从而引起电阻值相对变化量为dl/l——长度相对变化量，称为应变dl/l=ε为金属电阻丝的轴向应变，轴向应变和径向应变的关系为02μ为电阻丝材料的泊松比，负号表示应变方向相反。01单位应变所引起的电阻相对变化量称为电阻丝的灵敏系数。K受两个因素影响：一个是应变片受力后材料几何尺寸的变化，即1+2μ；另一个是应变片受力后材料的电阻率发生的变化，即（dρ/ρ）/ε。对金属材料，01在电阻丝拉伸极限内，电阻的相对变化与应变成正比，即K为常数。041+2μ的值要比(dρ/ρ)/ε大得多，02而半导体材料的(dρ/ρ)/ε项的值比1+2μ大得多。03半导体应变片是用半导体材料制成的，其工作原理是基于半导体材料的压阻效应。01压阻效应：当半导体材料受到某一轴向外力作用时，其电阻率ρ发生变化的现象。01当半导体应变片受轴向力作用时，01π——半导体材料的压阻系数；02σ——半导体材料所受应变力;03E——半导体材料的弹性模量;04ε——半导体材料的应变。对于半导体应变片，πE比1+2μ