《电参量检测装置》PPT课件

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1、主要内容3.13.23.3电阻式传感器电容式传感器电感式传感器敏感元件转换元件转换电路被测量中间量电阻电信号3.1电阻式传感器电阻式传感器组成电阻式传感器分类电阻应变式、压阻式、热阻式、光敏电阻式、磁敏电阻等。一、应变式传感器弹性体应变片F电桥电路弹性体应变片电桥电路x（力、加速度、荷重等）应变电阻变化电压电阻应变式传感器定义它是利用弹性敏感元件将被测量转变为其应变,再通过粘贴在其上的电阻应变片将应变转换为电阻变化，最后通过测量电路（电桥）转换为输出电压的装置。应变片：利用金属丝的电阻应变效应或半导体的压阻效应制成的一种转换传感元件。分类：电阻丝应变片和半导体应变片。1、电阻丝的应变效应金

2、属丝受拉时，l变长、r变小，导致R变大。金属丝沿轴向受到拉伸或压缩，其阻值增大或减小，此现象为电阻应变效应。电阻变化（应变）与伸长量的关系？图3-1电阻丝的应变效应1.电阻丝的应变效应设有一长度为、截面积为S、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R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，即对于不同的金属材料，K略微不同，一般

3、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，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。应变片用于测量力F的计算公式由材料力学可知，=F/（SE），所以R/R又可表示为如果应变片的灵敏度K和试件的横截面积A以及弹性模量Ｅ均为已知，则

4、只要设法测出R/R的数值，即可获知试件受力Ｆ的大小，例如可用于电子秤的称重。2、电阻丝应变片的结构与类型图3-2电阻丝应变片结构（1）结构箔式应变片的外形敏感栅感受应变，并将应变转换为电阻的变化。基底绝缘及传递应变。由纸薄、胶质膜等制成。粘结剂敏感栅与基底、基底与试件、基底与覆盖层之间的粘结。覆盖层保护作用。防湿、蚀、尘。引线（低阻易焊）连接电阻丝与测量电路，输出电参量。应变片的使用面积和阻值表示其规格。如（3×10）mm2，120Ω。根据制栅工艺的不同分为丝式、箔式和薄膜式。丝式制作：粘贴工艺。箔式制作工艺：照相制版或光刻技术。薄膜式制作工艺：真空蒸发或真空沉积。应变片的选择根据测量精

5、度、允许工作电流、散热、体积、是否批量等要求查手册选择。（2）电阻丝应变片的种类图3-3箔式电阻丝应变片结构应变片的粘贴：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。2.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。3.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。4.焊接：将引线和端子用烙铁焊接起来，注意不要把端子扯断。5.固定：焊接后用胶布将引线和被测对象固定在一起

6、，防止损坏引线和应变片。3、电阻应变片的特性（1）应变片的灵敏系数Kμ=0,285钢件确定方法：实验测定确定过程：应变片FF应力仪测出εX电位差计测△R/R图3-4应变片K确定方法敏感栅是由n条直线段和（n－1）个半径为r的半圆组成,若该应变片承受轴向应力而产生纵向拉应变εx时,则各直线段的电阻将增加,但在半圆弧段则受到从+εx到－μεx之间变化的应变。即从拉应变过渡到压应变。（2）横向效应定性分析图3-5应变片的轴向受力与横向效应a点：只有εX。b点：既有εX，又有εY。c点：只有εY。圆弧段横向收缩引起阻值减小量对轴向伸长引起阻值增加量起着抵消作用。因而同样应变阻值变化减小，K值减小，

7、此现象为横向效应。减小横向效应加长敏感栅纵栅，加宽缩短横栅，消除圆弧。箔式和薄膜式应变片横向效应可忽略。定量分析应变片置于二维应力场，即有，又有。（3-9）4、应变片的温度误差及补偿（1）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。产因之一:电阻丝温度系数的影响（3-10）产因之二:试件材料与电阻丝材料的线膨胀系数的影响（3-11）（3-12）（3-13）（3-15）（