电阻式传感器ppt课件.ppt

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1、工作原理应变片种类与粘贴温度误差及补偿测量转换电路电阻应变式传感器第二章电阻传感器7/30/202111、工作原理导体或半导体材料在外界力的作用下，会产生机械变形，其电阻值也将随着发生变化，这种现象称为应变效应。半导体材料当某一轴向受外力作用时，其电阻率ρ发生变化的现象称为压阻效应。7/30/20212金属丝受拉时，l变长、r变小，导致R变大。7/30/20213设有一长度为l、截面积为A、半径为r、电阻率为的金属单丝，它的电阻值R可表示为当沿金属丝的长度方向作用均匀拉力（或压力）时，上式中、r、l都将发

2、生变化，从而导致电阻值R发生变化。例如金属丝受拉时，l将变长、r变小，均导致R变大；又如，某些半导体受拉时，将变大，导致R变大。实验证明，电阻丝及应变片的电阻相对变化量dRR与材料力学中的轴向应变的关系在很大范围内是线性的，即K—电阻应变片的灵敏度7/30/20214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。对金属材料来说，电阻丝灵敏度系数表达式中1+2μ的值要比(dρ/ρ)/ε大得多，而半导体材料的(dρ

3、/ρ)/ε项的值比1+2μ大得多。大量实验证明，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。7/30/20215金属应变片受轴向力作用时，其灵敏系数为半导体应变片的电阻率相对变化量与半导体敏感元件在轴向所受的应变力有关，其关系为式中：π——半导体材料的压阻系数;σ——半导体材料的所受应变力;E——半导体材料的弹性模量;ε——半导体材料的应变。7/30/20216半导体应变片的灵敏系数比金属丝式高50～80倍，但半导体材料的温度系数大，应变时非线性比较严重，使它的应用范围受到一定的限制

4、。实验证明，πE比1+2μ大上百倍，所以1+2μ可以忽略，因而半导体应变片的灵敏系数为7/30/20217微应变(με)对于不同的金属材料，K略微不同，一般为2左右。而对半导体材料而言，由于其感受到应变时，电阻率会产生很大的变化，所以灵敏度比金属材料大几十倍。在材料力学中，=/l称为电阻丝的轴向应变，也称纵向应变，是量纲为1的数。通常很小，常用10-6表示之。例如，当为0.000001时，在工程中常表示为110-6或m/m。在应变测量中，也常将之称为微应变(με)。对金属材料而言，当它受力之

5、后所产生的轴向应变最好不要大于110-3，即1000m/m，否则有可能超过材料的极限强度而导致断裂。7/30/202182、应变片的种类与粘贴应变片可分为金属应变片及半导体应变片两大类。前者可分成金属丝式、箔式、薄膜式三种。目前箔式应变片应用较多。金属丝式应变片使用最早，有纸基、胶基之分。由于金属丝式应变片蠕变较大，金属丝易脱胶，有逐渐被箔式所取代的趋势。但其价格便宜，多用于应变、应力的大批量、一次性试验。箔式应变片中的箔栅是金属箔通过光刻、腐蚀等工艺制成的。箔的材料多为电阻率高、热稳定性好的铜镍合金。箔

6、式应变片与片基的接触面积大得多，散热条件较好，在长时间测量时的蠕变较小，一致性较好，适合于大批量生产。还可以对金属箔式应变片进行适当的热处理，使其线胀系数、电阻温度系数以及被粘贴的试件的线胀系数三者相互抵消，从而将温度影响减小到最小的程度，目前广泛用于各种应变式传感器中。7/30/20219箔式应变片的外形7/30/202110半导体应变片及金属丝式应变片的结构半导体应变片外形金属丝式应变片的内部结构7/30/202111应变片主要性能指标举例上表中，哪几个型号是半导体应变片？依据是什么？7/30/20211

7、2应变片的粘贴：1.去污：采用手持砂轮工具除去构件表面的油污、漆、锈斑等，并用细纱布交叉打磨出细纹以增加粘贴力，用浸有酒精或丙酮的纱布片或脱脂棉球擦洗。7/30/2021132.贴片：在应变片的表面和处理过的粘贴表面上，各涂一层均匀的粘贴胶，用镊子将应变片放上去，并调好位置，然后盖上塑料薄膜，用手指揉和滚压，排出下面的气泡。7/30/2021143.测量：从分开的端子处，预先用万用表测量应变片的电阻，发现端子折断和坏的应变片。7/30/2021154.焊接：将引线和端子用烙铁焊接起来，注意不要把端子扯断。7/

8、30/2021165.固定：焊接后用胶布将引线和被测对象固定在一起，防止损坏引线和应变片。7/30/2021171.应变片的温度误差由于测量现场环境温度的改变而给测量带来的附加误差，称为应变片的温度误差。产生应变片温度误差的主要因素有下述两个方面。1)电阻温度系数的影响敏感栅的电阻丝阻值随温度变化的关系可用下式表示：Rt=R0(1+α0Δt)(3-20)3、应变片的温度误差及补偿7/30/202