《应变计式传感器》课件.pptVIP

**********************应变计式传感器应变计是一种广泛应用于各种工程领域的重要传感器,可以精确测量各种场合下的力、压力、扭矩等物理量。了解其工作原理和特点有助于更好地设计和应用该传感器。引言传感器的重要性应变计作为一种重要的电子元件,广泛应用于各领域,能提供关键数据。它的发展历史及工作原理值得深入探讨。测量机理应变计能准确测量物体的应力和应变状态,为工程设计、设备监测等提供关键数据。掌握其测量机理很有必要。结构与类型应变计有多种类型,从金属箔、半导体到光纤,各有特点。了解不同应变计的结构与原理很重要。传感器的分类类型传感器可分为机械式、电子式、光学式等多种类型,根据不同的工作原理和应用领域进行细分。工作原理传感器可以将物理量、化学量或生物量转换为电信号、光信号或其他形式的信号。应用范围传感器在工业控制、汽车、医疗、航空航天等诸多领域都有广泛应用。性能指标传感器的精度、灵敏度、响应时间、温度特性等性能指标决定了其应用价值。应变计的工作原理1应变的形成当外部力作用于某物体时,物体会发生形变,这种形变称为应变。应变计利用这种形变原理来测量和分析外加力的大小和方向。2电阻的变化应变计通常由金属箔或半导体材料制成,当应变发生时,材料的电阻会发生相应的变化,从而产生电信号输出。3信号的检测应变计通过检测电阻变化产生的电信号,能够精确测量出所受外力的大小和方向,为相关参数的分析提供依据。应变计的类型金属箔应变计采用金属箔材料,将应变转换为电阻变化,广泛用于测量各种应变和力。具有灵敏度高、线性性好、制造工艺简单等优点。半导体应变计利用半导体材料的应变敏感特性,可测量微小应变,并能集成化。灵敏度高,体积小,成本低廉。光纤应变计基于光纤的微弯曲和相位变化,可精确测量应变。抗电磁干扰能力强,适用于恶劣环境。金属箔应变计金属箔应变计是一种利用金属的电阻在受到应变变化而改变的原理制造的传感器。它具有体积小、重量轻、成本低廉、易安装等优点。广泛应用于机械设备、工业过程、生物医学等领域。金属箔应变计由高灵敏度金属箔、绝缘基体和保护层组成。受力时金属箔发生形变,电阻发生变化,从而实现应变检测。半导体应变计原理半导体应变计利用半导体材料在受到应力时电阻值发生变化的原理工作。其具有高灵敏度、体积小、质量轻等优点。材料常用的半导体应变计材料有单晶硅、锗和一些复合材料,能够提供高灵敏度和良好的温度特性。电路半导体应变计通常采用桥式电路输出,并配合放大电路以获得足够的输出信号。其温度特性可通过补偿电路进行补偿。光纤应变计光纤应变计利用光纤内部微弱的光学性质变化来实现应变的检测。光纤本身具有高灵敏度和高精度的特点,能够精确监测结构和材料的微小变形。光纤应变计无需外接电源,抗电磁干扰能力强,非常适合在复杂环境下使用。应变计的安装表面安装将应变计直接粘附在被测物表面上，适用于平整表面的应变测量。需要仔细清洁表面，并按要求的方向粘贴。固定安装将应变计通过螺栓、螺钉等方式固定在被测物表面上，适用于曲面或不平整表面。需要预先准备好安装孔。嵌入式安装将应变计嵌入到被测物内部，可以测量内部应变分布。需要提前在被测物内预留安装空间。应变的测量方法1桥式测量应变计通常采用电阻应变计的四臂电阻桥电路进行测量。这种方法既简单又精确。2对比测量将待测应变计与标准应变计同时接入测量电路,通过比较读数来确定待测应变。3动态测量使用动态信号分析仪或示波器对应变信号的变化过程进行实时监测和记录。4有限元分析通过有限元建模和仿真,计算出目标结构的应变分布,为实际应变测量提供参考。应变计的灵敏度应变计的灵敏度是指应变计对被测量物体的应变变化所产生的输出信号变化的比例。灵敏度越高,表示应变计对被测物体的应变变化越敏感,能够更准确地反映其应变情况。指标说明应变灵敏度应变计在特定应变下的输出信号变化与其应变变化之比温度灵敏度应变计在温度变化时产生的输出信号变化量长期稳定性应变计在长期使用中输出信号的稳定性应变计的精度应变计的精度是衡量其测量性能的重要指标。精度越高,测量结果越准确可靠。测量范围越大,精度通常会略有下降。针对不同的测量需求,可选择合适的测量范围和精度的应变计。应变计的温度特性应变计在测量过程中会受到温度变化的影响。温度会对应变计的灵敏度、零点漂移和输出信号产生影响。因此必须对应变计进行温度补偿,以确保测量结果的准确性。-50°C最低工作温度200°C最高工作温度±0.1%/°C灵敏度温度系数±1μm/m/°C零点温度漂移系数应变计的电学特性应变计具有独特的电