资源描述：
《电阻应变式传感器资料.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在PPT专区-天天文库。
1、3.1概述3.2电阻应变片特性3.3电阻应变片温度误差及补偿3.4应变式传感器的测量电路3.5应变式传感器应用3应变式传感器1各种电子秤广泛应用于3.1概述2高精度电子汽车衡动态电子秤电子天平3机械秤包装机吊秤遥动遥控吊秤液压叉车秤4上海卢浦大桥通车应变试验5上海国际会议中心模型试验6打桩船吊塔强度试验7当被测物理量作用在弹性敏感元件上时，弹性敏感元件的变形，产生的应变引起应变片的阻值变化，通过转换电路将其转变成电量输出,电量变化的大小反映了被测物理量的大小。电阻应变式传感器工作原理传感器由弹性敏感元件上粘贴电阻应变片构成。电阻应变片（转换元件）应变电阻变化弹性敏感元件8壳体
2、机座aFR1R2m充满硅油9103.2电阻应变片一、电阻应变片的种类电阻应变片品种繁多，形式多样。但常用的应变片可分为两类:半导体电阻应变片：用半导体材料制成的，其工作原理是基于半导体材料的压阻效应。所谓压阻效应，是指半导体材料在某一轴向受外力作用时,其电阻率ρ发生变化的现象。金属电阻应变片：根据敏感栅分为丝式、箔式和薄膜式三种。其工作原理是基于金属材料的应变效应。11图3.2.1为丝绕式电阻应变片的结构示意图。它以直径为0.025mm左右的、高电阻率的合金电阻丝绕成形如栅栏的敏感栅。应变片的基本结构（丝式）基底图3.2.1丝绕式电阻应变片121)基底——为保持敏感栅固定的形状
3、、尺寸和位置，通常用粘结剂将它固结在纸质或胶质的基底上，还有绝缘作用。一般为0.02--0.04mm2)敏感栅——应变计中实现应变-电阻转换的转换元件。其电阻值一般在100Ω以上3)覆盖层——用纸、胶做成覆盖在敏感栅上的保护层；起着绝缘、防潮、防蚀、防损等作用4)引线——它起着敏感栅与测量电路之间的过渡连接和引导作用。13(1)金属应变片的工作原理是基于金属的应变效应—在导体产生机械变形时，它的电阻值相应发生变化。二、金属应变片工作原理图3.2.2金属电阻丝受力变形情况(2)电阻-应变特性14如图3.2.2所示,一根金属电阻丝在其未受力时,原始电阻值为式中:ρ——电阻丝的电阻率
4、;L——电阻丝的长度;S——电阻丝的截面积。15当电阻丝受到拉力F作用时,将伸长dL,横截面积相应减小dS,电阻率将因晶格发生变形等因素而改变dρ,故引起电阻值相对变化量为dS/S为圆形电阻丝的截面积相对变化量,即式中dL/L是长度相对变化量,用轴向应变εx表示(3-1)εy：dr/r径向应变εx：dL/L轴向应变16由材料力学可知,在弹性范围内,金属丝受拉力时,沿轴向伸长,沿径向缩短,那么轴向应变εx和径向应变εy的关系可表示为式中:μ——电阻丝材料的泊松系数,负号表示应变方向相反。17将上式代入式（3-1），可得或通常把金属丝产生单位变形所引起的电阻值相对变化量称为电阻丝
5、的灵敏度系数Ks。其表达式为金属丝受力后主要引起两个方面的变化：材料几何尺寸变化（1+2μ）；材料电阻率的变化（dρ/ρ）/ε18大量实验证明,在金属丝拉伸极限内,电阻的相对变化与应变成正比,即Ks为常数。故有：当金属丝做成敏感栅后，实验表明应变片同样有②金属丝应变效应表示式：①Ks≈1+2μ19当将下图所示的应变片粘贴在被测试件上时,其敏感栅是由n条长度为l1的直线段和(n-1)个半径为r的半圆组成。(3)横向效应（a）应变片及轴向受力图（b）应变片的横向效应图20将直的电阻丝绕成敏感栅后，虽然长度不变，但由于应变状态不同,应变片敏感栅的电阻变化较小，因而其灵敏系数K较电阻丝的
6、灵敏系数Ks小，这种现象称为应变片的横向效应。21减小横向效应误差的措施：一般采用箔式应变片。各种金属箔式应变片22当测得应变片电阻值变化量ΔR时,便可得到被测对象的应变值。根据应力与应变的关系,得到应力值σ为(4)测试原理σ=E·ε应力⇒应变(=/E)⇒R式中:σ——试件的应力;ε——试件的应变;E——试件材料的弹性模量。23有一钢板，原长1米，钢板弹性模量为，使用BP-3箔式应变片电阻为120Ω，灵敏度系数为2，测出拉伸应变为300με，求钢板伸长Δl，应力σ，电阻相对变化ΔR/R及电阻变化ΔR。24半导体应变片受轴向力作用时,其电阻相对变化为三、半导体应变片工
7、作原理(3-2)式中Δρ/ρ为半导体应变片的电阻率相对变化量Δρ/ρ与半导体敏感元件在轴向所受的应变力关系为式中:π——半导体材料的压阻系数。25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代入式(3-2)中得半导体应变片突出优点是灵敏度高,比金属丝式高50-80倍,尺寸小,横向效应小,动态响应好。但它有温度系数大,应变时非线性比较严重等缺点。263.3电阻应变片温度误差及补偿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
