差动测量电路在应变式传感器中应用

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1、差动测量电路在应变式传感器中应用【摘要】应变传感器，在力的测试中得到了广泛的应用，但是以往的电桥测t电路存在若测t精度低等缺陷，本文提出了应用盛动脉冲调宽电路代替电桥电路，不但可以提高测t精度而且可以省去了二次仪表中的某些信号处理，这样会使差动测电路在实际的应用中有着广阔的前景。.【关键词】差动应变式传感器应用一、引言应变传感器因灵敏度高，输出信号不受测力点位置变化的影响等特点，在力、加速度和位移的测量中得到了广泛的应用，如何把由于力的变化引起应变的变化转换为电压变化，以往的测量电路大都利用直流或交流电桥，这种电路用在测应

2、变时有下述主要问题：首先：存在着非线性误差；其次：二次仪表电路需要解调；再者：动态特性不好。因此：本文将主要论述在电阻应变传感器中应用差动测量电路技术。二、差动测量电路差动整流电路结构简单，不需要参考电压，只需考虑相位与零点残余电动势的影响，对感应和分布电容影响不敏感。•差动变压式传感器输出幅值随衔铁运动而变化的正弦信号，由于此信号幅值较小，故在信号输出后端接放大电路,并将交流正弦信号整流，作为直流输出。设计中釆用先将变压式传感器输出信号经整流、滤波网络变为直流再接由UA741集成运放构成的同向比例放大电路，输出放大了的、

3、稳定的直流信号，从而反映衔铁的运动位移的大小。三、应变式传感器概念应变式传感器是基于测量物体受力变形所产生的应变的一种传感器。电阻应变片则是其最常采用的传感元件。它是一种能将机械构件上应变的变化转换为电阻变化的传感元件。电阻应变片的基本构造如图，它一般由敏感栅、基底、引线、盖片等组成。敏感栅由直径为0.01-0.05mm.高电阻系数的细丝弯曲而成栅状，它实际上是一个电阻元件，是电阻应变片感受构件应变的敏感部分。敏感栅用粘合剂将其固定在基底上。基底的作用应保证将构件上应变准确地传递到敏感栅上去。因此它必须作得很薄，一般为0.

4、03-0.06mm,使它能与试件及敏应变片的基本构造感栅牢固地粘结在一起。另外它还应有良好的绝缘性能、抗潮性能和耐热性能。基底材料有纸、胶膜、玻璃纤维布等。纸具有柔软、易于粘贴、应变极限大和价格低廉等优点，但耐温耐湿性差，一般工作温度低于7(rc下采用。为了提高耐湿耐久性和使用温度，可浸以酚醛树脂类粘合剂使用温度可提高至1801,且时间稳定性好，适用于测力等传感器使用。胶膜基底是由环氧树脂、酚醛树脂、聚脂树脂和聚酰亚胺等有机粘合剂制成的薄膜，胶膜基底具有比纸更好的柔性、耐湿性和耐久性，且使用温度可达loo-3o（rc。玻璃

5、纤维布能耐400-450°C高温，多用做中温或高温应变片基底。引出线的作用是将敏感栅电阻元件与测量电路相连接，一般由0.1-0.2mm低阻镀锡铜丝制成，并与敏感栅两输出端相焊接。在测试时，将应变片用粘合剂牢固地粘贴在被测试件的表面上，随着试件受力变形，应变片的敏感栅也获得同样的变形，从而使其电阻随之发生变化，而此电阻变化是与试件应变成比例的，因此如果通过一定测量线路将这种电阻变化转换为电压或电流变化，然后再用显示记录仪表将其显示记录下来，就能知道被测试件应变量的大小。四、关于应变式传感器的应用（一）电阻应变片的结构及工作原

6、理：1.应变片基本结构：电阻应变片由敏感栅、基片、覆盖层和引线等部分组成。其中，敏感栅是应变片的核心部分，它是用直径约为0.025mm的具有高电阻率的电阻丝制成的，为了获得高的电阻值，电阻丝排列成栅网状，故称为敏感栅。将敏感栅粘贴在绝缘的基片上，两端焊接引出导线，其上再粘贴上保护用的覆盖层,即可构成电阻丝应变片；2.电阻应变片是能将被测试件的应变量转换成电阻变化量的敏感元件。它是基于电阻应变效应而制成的。即导体、半导体材料在外力作用下发生机械形变,导致其电阻值发生变化的物理现象称为电阻应变效应；3•应变片类型有：应变片主要

7、有金属应变片和半导体应变片两类。金属丝式应变片，金属箔式应变片，金属薄膜应变片，半导体应变片。（二）应变式传感器：1.应变式测力与荷重传感器；⑴柱式力传感器；⑵梁式力传感器；2•电阻应变式测力传感器在功率测定方面的应用就是这种例子。（三）种类及结构：种类：常见的有丝式电阻应变片和箔式电阻应变片两种。基本特性：几个概念变形、弹性变形、弹性元件；基本特性——刚度、灵敏度；刚度——弹性元件受外力作用下变形大小的量度；灵敏度一一单位力作用下弹性元件产生变形的大小。刚度的倒数。五、结束语综上所述，差动测量电路技术在应变式传感器中的推

8、广应用，形成以下几方面优点：输出电压与被测量电压成线性关系，对传感元件的线性要求不高；温度误差得到了补偿；不需要解调电路，只经过低通滤波就可得到较大的直流输出；由于低通滤波器的作用，对输出矩形波纯度要求不高；如果传感器受到侧向力的影响，在电路中得到了补偿；以上的优点都是其它测量电路无法比拟的。