电阻应变式传感器特性的研究

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1、电阻应变式传感器特性的研究张剑(紫金学院计算机系网络工程1班080602147)摘要实验中町以了解电阻应变式传感器的基本原理、结构、基本特性和使用方法；研究比较电阻应变式传感器配合不同转换和测量电路的灵敏度特性，从而掌握电阻应变式传感器的使用方法和使用要求。关键词电阻应变式传感器特性传换测量电路ResearchofthestraingaugetypetransducerZhangjian(zijincollege,NetworkEngineeringclasslofThecalculatorfastens,0806

2、02147)AbstractWecanlearnthebasicprinciple,structure,basiccharacteristicandoperationmethodofstraingaugetypetransducerintheexperiment:;Researchandcompareelectricresistancecontingencythetypespreadafeelingmachinetomatchwithadifferentconversionanddiagraphtheoperati

3、onmethodanduserequestofstraingaugetypetransducer.KeywordsstraingaugetypetransducerCharacteristicConvertMeasureelectriccircuit1引言对力、扭矩、位移、速度、加速度及流量等物理量的测量，可将其变化量转化成由应力引起敏感器件电阻的变化，经电路输出电信号，这就是屯阻式传感器。该传感器的种类很多，口前已成为非电量电测技术重要的检测手段，广泛应用与工程测量和科学实验屮。其中最常用的就是利用某些金属或半导

4、体材料制成的电阻应变式传感器，早在1952年就发明了金屈箔式应变片，到1958年又制成了半导体应变片。2电阻应变式传感器以电阻应变计为转换元件的电阻式传感器。电阻应变式传感器由弹性敏感元件、电阻应变计、补偿电阻和外壳组成，可根据具体测量要求设计成多种结构形式。弹性敏感元件受到电阻丝所测量的力而产生变形，并使附着其上的电阻应变计一起变形。电阻应变计再将变形转换为电阻值的变化，从而可以测量力、压力、扭矩、位移、加速度和温度等多种物理量。常用的电阻应变式传感器有应变式测力传感器、应变式压力传感器、应变式扭矩传感器(见转矩

5、传感器)、应变式位移传感器(见位移传感器)、应变式加速度传感器(见加速度计)和测温应变计等。电阻应变式传感器的优点是精度高，测量范围广,寿命长，结构简单，频响特性好，能在恶劣条件下工作，易于实现小型化、整体化和品种多样化等。它的缺点是对于大应变有较大的非线性、输出信号较弱，但可采取一定的补偿措施。因此它广泛应用于自动测试和控制技术屮。3金属箔式电阻应变片电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：AR/R=Ke式中AR/R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵皱系数，

6、e=△1/1为电阻丝相对长度变化，屯阻箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，通过它转换被测部位受力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，电桥的输出电压反映了相应的受力状态，对单臂电桥输出电压Uol二EKe/4o4电阻应变式传感器的测量4.1实验原理(1)直流电桥由图1(a)桥电路可知：当电源电压为U,其内阻为零，桥臂电阻为Rl、R2、R3及R4,负载电阻为R。根据等效电压源定理。可计算出负载电流与电桥各参数间的关系为：I二(R1R4-R2R3)/[R(R1+R2)(R3+R4)+R1R2(R

7、3+R4)+R3R4(R1+R2)];(9-1-10)当I二0吋成电桥平衡，其条件为R1R4=R2R3或R1/R2二R3/R4(9-1-11)平衡条件可以表述为电桥相对两臂电阻的乘积相等，或相邻两臂的电阻比相等。图1电桥电路(

8、称为单臂电桥。U0为电桥输出电压，并设负载电阻R开路，电桥电路如图1(b)所示。无应变吋，△□=(),电桥处于平衡状态，U0=0；若应变片受力产生应变,则该臂阻值为R1+AR1吋，电桥就有输出电压U0为UO=U(R1+R2)/(R1+AR1+R2)-R3U/(R3+R4)=U(R3/R4)(AR1/R1)/[1+(AR1/R1)+(R2/R1)][1+(R4