第2章应变式传感器

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2、类型：2.1金属应变片式传感器基本原理基本结构基本测量电路主要特性温度误差及其补偿常用应变式传感器第2章应变式传感器金属应变式传感器的核心元件是电阻应变片，它可将试件上的应变的变化转换成电阻变化。应变效应：导体或半导体在受到外界力的作用时产生机械变形，导致其阻值发生变化，这种现象称为应变效应。2.1金属应变片式传感器金属丝式应变片的基本工作原理金属丝式应变片的基本工作原理2.1金属应变式传感器对于一长为L、横截面积为S、电阻率为ρ的金属丝，其电阻值R为：受力F2rL受力F2r2r金属丝式应变片的基本工作原理当受到轴向拉力F作用时，金

3、属丝几何尺寸变化引起电阻的相应变化：2.1金属应变式传感器应变：μ为金属材料的泊松系数。金属丝式应变片的基本工作原理2.1金属应变式传感器由《材料力学》泊松定律，在弹性范围内金属丝轴向应变ε和径向应变εr的关系为：εr：径向应变无应变时的电阻值金属丝式应变片的基本工作原理2.1金属应变式传感器代入得：金属材料的泊松比金属材料的某个常数轴向应变大小应变灵敏系数Ks约在1.8~3.6之间无应变时的电阻值有应变时的电阻值变化大小金属材料的泊松比金属材料的某个常数轴向应变大小金属丝式应变片的基本工作原理2.1金属应变式传感器金属丝受到应变的

4、作用会引起金属丝阻值发生变化。应变式传感器的工作原理：根据这种原理可以制成各种应变片。应变片的基本结构2.1金属应变式传感器金属电阻应变片主要有三种：金属丝式箔式薄膜式应变片的基本结构2.1金属应变式传感器典型的电阻应变片结构示意图由敏感栅1、基底2、盖片3、引线4和粘结剂等组成。这些部分所选用的材料将直接影响应变片的性能。因此，应根据使用条件和要求合理地加以选择。2341bl栅长栅宽金属丝式应变片基本结构金属丝式应变片的基本结构2.1金属应变式传感器23411-敏感栅由金属细丝绕成栅形。电阻应变片的阻值为60Ω、120Ω、200Ω

5、等多种规格，以120Ω最为常用。应变片栅长大小关系到所测应变的准确度，应变片测得的应变大小是应变片栅长和栅宽所在面积内的平均轴向应变量。2.1金属应变式传感器23411-敏感栅对敏感栅的材料的要求：①应变灵敏系数大，并在所测应变范围内保持为常数；②电阻率高而稳定，以便于制造小栅长的应变片；③电阻温度系数要小；④抗氧化能力高，耐腐蚀性能强；⑤在工作温度范围内能保持足够的抗拉强度；⑥加工性能良好,易于拉制成丝或轧压成箔材；⑦易于焊接，对引线材料的热电势小。对应变片要求必须根据实际使用情况，合理选择。金属丝式应变片的基本结构2.1金属应变

6、式传感器2341基底2和盖片3基底用于保持敏感栅、引线的几何形状和相对位置。盖片既保持敏感栅和引线的形状和相对位置，还可保护敏感栅。基底的全长称为基底长，其宽度称为基底宽。金属丝式应变片的基本结构2.1金属应变式传感器2341引线4是从应变片的敏感栅中引出的细金属线。对引线材料的性能要求：电阻率低、电阻温度系数小、抗氧化性能好、易于焊接。大多数敏感栅材料都可制作引线。金属丝式应变片的基本结构2.1金属应变式传感器2341粘结剂作用：1将敏感栅固定于基底上，并将盖片与基底粘贴在一起。2.将应变片粘贴在弹性元件上，构成传感器。常用的粘结

7、剂：分为有机和无机两大类。有机粘结剂用于低温、常温和中温。常用的有聚丙烯酸酯、酚醛树脂、有机硅树脂，聚酰亚胺等。无机粘结剂用于高温，常用的有磷酸盐、硅酸、硼酸盐等。金属丝式应变片的基本结构应变片的基本结构2.1金属应变式传感器金属箔式应变片利用光刻、腐蚀等工艺制成一种很薄的金属箔栅，厚度一般在0.003~0.010mm，粘贴在基片上，上面再覆盖一层薄膜而制成。应变片的基本结构2.1金属应变式传感器金属箔式应变片和丝式应变片相比较，有如下特点。①金属箔栅很薄，与试件表面的应力状态更为接近。其次，接触面积比丝材大，使它能更好地和试件共同

8、工作。第三，箔栅的端部较宽，横向效应较小，因而提高了应变测量的精度。②箔材表面积大，散热条件好，故允许通过较大电流，因而可以输出较大信号，提高了测量灵敏度。③箔栅的尺寸准确、均匀，且能制成任意形状，特别是为制造应变花和小标距应变片提供