1电阻式传感器LL

1、电阻应变传感器和电阻应变芯片传感器是测量力、扭矩、压力、加速度和质量最广泛使用的传感器之一。应变式传感器是一种利用电阻应变仪将应变转化为电阻变化的传感器。当被测物理量作用在弹性元件上时，弹性元件在力、力矩或压力的作用下变形，产生相应的应变或位移，并传递给与之相连的应变片，使应变片的电阻值发生变化，并转化为测量电路输出的电量。输出电量反映了测量的量。结构：应变传感器由附着在弹性元件上的电阻应变仪组成。它广泛用于测量力、扭矩、压力、加速度、重量等参数。应变电测技术的优点是非线性小、电阻变化与应变成正比、体积小、重量轻、测量范围大(数量级)、误差小、精度高、环境要求低，可以在复杂和恶劣的环境中进行测

2、量。线应变计1)、应变效应2)、应变计的基本结构3)、应变计的主要特性4)、温度误差及其补偿金属箔应变计测量电路：应变计传感器(应用)常用于电桥原理。当拉线时，L变长，R变小，导致R变大。应变效应，应变效应，金属电阻丝，当其电阻值受到拉力f的作用而没有外力时，被称为金属丝长度方向的应变或轴向应变K :应变灵敏度系数：电阻单位应变引起的相对变化。实验表明，在拉丝比的极限范围内，电阻的相对变化与轴向应变成正比。通常，k在1.62.8的范围内。当电阻丝受拉力F作用时，会拉伸L，横截面积相应减小A，电阻率会因材料晶格变形等因素而变化，导致电阻值变化：其中：dL/L长度相对变化，表示为应变，电阻相对变化

3、：dA/A圆形电阻丝横截面积相对变化，设R为电阻丝半径，微分后， 我们可以得到dA=2r材料力学博士：在弹性范围内，当金属线受拉时，它沿轴向延伸，沿径向缩短。 轴向应变和径向应变之间的关系可以表示为：电阻丝材料的泊松比，负号表示应变方向相反。定义：电阻丝的灵敏度系数(物理意义):单位应变引起的电阻相对变化。表达式是灵敏度系数k受两个因素影响，一个是应变仪受力后材料几何尺寸的变化，另一个是应变仪受力后材料电阻率的变化，即，(/)/。对于金属材料：1 2(/)对于半导体材料：(/)/1 2。大量实验证明，在电阻丝的拉伸极限内，电阻的相对变化与应变成正比，即k是一个常数。如果应变计的灵敏度k、横截面

4、积a和试样的弹性模量已知，则可以通过尝试测量R /R的值来知道试样的应力，例如，它可以用于称量电子秤。根据材料力学，=F /(AE)，3.1.2电阻应变片的类型，有两种常用的电阻应变片：金属电阻应变片(应变效应)，半导体应变片(压阻效应)，应变片的基本结构，电阻丝(敏感栅)敏感元件，基底绝缘，应变转移和粘附，盖保护规格：3毫米* 10毫米，金属应变片优点：具有良好的稳定性和温度特性。缺点：灵敏度系数小。半导体应变仪：优点：应变灵敏度大；体积小；缺点：温度稳定性和重复性不如金属应变仪。金属丝型、金属箔型、薄膜型和箔应变计的箔栅由金属箔通过光刻和刻蚀制成。该箔由高电阻率和良好热稳定性的铜镍合金制成

5、。箔式应变片与基板的接触面积越大，散热条件越好，电阻越大金属箔应变片也可以进行适当的热处理，使被粘样品的线膨胀系数、电阻温度系数和线膨胀系数相互抵消，从而使温度影响最小化。金属线应变仪是最早使用的，它可以分为纸基和粘合剂基。由于金属丝应变片蠕变大，金属丝容易脱胶，逐渐被箔式应变片取代。但其价格低廉，主要用于大批量和一次性的应变和应力测试。目前，箔式应变仪被广泛使用。原理：通过光刻或光刻刻蚀将绝缘基片上的电阻箔制作成各种图案的应变仪；优点：灵敏的网格尺寸准确，线条均匀；肘部的横向影响可以忽略。可以通过大电流；散热好，使用寿命长；生产效率高；箔式应变仪，主要特性，应变初始值R0(应变仪的电阻值):

6、60，120，200，250，600，1000和其他灵敏度系数k。物理意义：单位应变引起的电阻的相对变化。容许工作电流Imax:最大25mA应变极限。横向效应。应变仪具有较窄的敏感网格和较长的基座长度。(图2-2)绝缘电阻敏感栅和衬底之间的电阻值不大于1010。1.去污：使用手持砂轮工具去除油渍、油漆、锈斑等。在部件表面，用细纱布交叉抛光细线以增加附着力，并用浸有酒精或丙酮的纱布块或脱脂棉球擦洗。贴片：在应变仪表面和处理过的粘合剂表面涂上一层均匀的粘合剂，用镊子将应变仪放在上面，调整其位置，用塑料薄膜覆盖，用手指揉搓并滚动，排出下面的气泡。3.测量：事先用万用表从分开的端子上测量应变片的电阻，

7、找出损坏的端子和不良的应变片。4.焊接：用烙铁焊接引线和端子，注意不要弄断端子。固定：焊接后，用胶带固定引线和被测物体，以防损坏引线和应变片。分析：当半导体应变仪受到轴向力时，半导体应变仪电阻率的相对变化与应变力有关：其中：半导体材料的压阻系数；半导体材料的应变力；半导体材料的弹性模量；半导体材料的应变。实验表明，E比1 2大几百倍，所以1 2可以忽略。因此，半导体应变仪的灵敏度系数为0。测量原理：在外力的作用下，被测物体产生轻微的机械变形，应变仪也随之变化，应变仪的电阻值也随之变化。当应变片测得的电阻值为R时，可以得到被测物体的应变值。根据应力应变关系，应力值为：=E，得到横向响应。由于金属

8、应变片的两端是半圆形的横向网格，在测量应变时，构件的轴向应变会改变敏感网格的电阻，其横向应变R也会改变敏感网格半圆形部分的电阻(除了其功能)。这种由轴向应变和横向应变引起的电阻变化现象称为横向效应。r越小，l越大，h越小。也就是说，敏感网格越窄，基底长度越长，横向效应引起的误差越小。降低横向应变的主要措施如下：1 .在标准环境下用2降低应变灵敏度c，短路时或用箔应变片3根据实际情况重新校准应变灵敏度系数、温度误差及其补偿；(1)温度误差应变片的电阻值受环境温度(包括被测件的温度)的影响很大。由环境温度变化引起的电阻变化与由样品应变引起的电阻变化具有几乎相同的数量级，导致较大的测量误差，这被称为

9、应变仪的温度误差，也称为热输出。环境温度变化引起的电阻变化有两个主要因素：电阻丝(敏感分析：电桥电压的灵敏度与电桥的电源电压成正比。电源电压越高，电桥电压的灵敏度越高，但电源电压的提高受到应变片允许功耗的限制，因此应进行适当的选择。电桥的电压灵敏度是电桥臂电阻比n的函数。适当选择桥臂比n的值可确保桥具有高电压灵敏度。什么？当E的值被确定时，使KU最高的N值是多少？分析：思路：dKU/dn=0寻找KU的最大值，当n=1时，KU为最大值。也就是说，当R1=R2=R3=R4在电源电桥电压确定后，电桥电压的灵敏度最高。结论：当电源电压E与电阻的相对变化R1/R1不变时，电桥的输出电压和灵敏度也不变，与

10、各桥臂的电阻值无关。温度补偿，电桥补偿法R1是工作应变片，RB是补偿应变片，所有的参数都是一样的，而且它们都在同一个温度场。自补偿法是利用具有温度补偿功能的应变片实现的。金属应变片的电阻变化范围很小，用欧姆表直接测量其电阻值的变化很困难，误差很大。例如，有一个标称电阻R0为100、灵敏度K=2的金属箔应变仪，它粘在一个横截面积为9.8mm2的钢筒上。钢的弹性模量E为21011 N/m2，拉力F为0.2 T，应变仪在拉伸后电阻R的变化仅为0.2，因此有必要使用不平衡电桥来测量这一微小变化。下面分析电桥测量转换电路如何将电阻/电阻转换成输出电压Uo。如果应变计的灵敏度k、横截面积a和试样的弹性模量

11、已知，则可以通过尝试测量R /R的值来知道试样的应力，例如，它可以用于称量电子秤。根据材料力学，=F /(AE)，如果R1=R2=R3=R4，U0Uik/4(1- 2 3-4)，测量前平衡电桥。测量时，电桥的输出仅与应变计感受到的应变引起的电阻变化有关。电阻应变传感器测量电路，U0，条件：Ri Ri有一个单臂电桥，静态：R1=R2=R3=R4，双臂电桥，静态：R1=R2=R3=R4 R1是一个拉伸应变仪，R2是一个压力应变仪，灵敏度是单臂电桥的两倍，精度高，线性好，四臂电桥满。温度自补偿也可以用全桥(或双臂半桥)实现。在全桥情况下：R1=R2=R3=R4都是成对水平或纵向连接到弹性元件上的应变

12、仪，那么R1/R1=Ki:3 . 3 . 2引入交流电桥的原因：由于应变电桥的输出电压很小，通常会增加放大器，而DC放大器倾向于零漂移，所以应变电桥大多是交流电桥。由于电桥的电源为交流电源，导线的分布电容使第二桥臂的应变片呈现复阻抗特性，相当于两个应变片并联一个电容。图3.7交流电桥的应用，电阻应变传感器和应变效应被广泛使用。它可以测量物理量，如应变应力、弯矩、扭矩、加速度和位移。电阻应变片的应用可分为两类：第一类是将应变片粘贴在一些弹性体上，并将其连接到测量转换电路上，从而形成测量各种物理量的专用应变传感器。在应变传感器中，传感元件通常是各种弹性体，传感元件是应变仪，测量和转换电路通常是桥式

13、电路。第二种方法是将应变仪连接到被测件上，然后将其连接到应变仪上，直接从应变仪上读取被测件的应变。应变式力传感器力传感器由应变仪、弹性元件和一些附件组成。弹性元件有很多种，这取决于它们的结构形式和受载特性。主要用作电子秤和材料试验机的测力元件E-弹性模量L-应力点到应变板中心的距离，m；B-横梁宽度，m；h形梁厚度，m；该传感器适用于小载荷测量(1-103)牛顿；弹性元件的应变值为6FL/(Ebh2)，Uo=6kLUiF(Ebh2)，压力传感器，敏感元件的圆形薄板，加速度传感器，测压元件的形状，应变计的粘贴位置，F，应变计测压元件的形状和应力位置，F，F，测压元件的原理。汽车衡称重系统、钩秤、

14、便携式电子天平、电子天平、电子天平、应变式数字扭矩扳手可用于汽车、摩托车、飞机、内燃机、机械制造和家用电器，以精确控制紧固螺纹的装配扭矩。测量范围为2500纳米，功耗为10mA，具有公制/英制单位转换、峰值保持、自动断电等功能。材料应变测量、拉索应变测量和桥梁固有频率测量可以用来判断桥梁结构的安全状态，重要桥梁通常每年测量一次。当桥梁的固有频率发生变化时，意味着桥梁结构发生了变化，应进行仔细的结构安全检查。左图所示应变片的静态和动态技术指标为：测量范围：110000频率范围：0-150千赫平衡模式：手动精度：0.3%零点漂移：-/:0.1-24小时：0.5灵敏度变化：-/:0.05%-/24小时：0.5揭示了金属电阻应变片的原理。2.简述应变片温度误差效应的概念、原因及补偿方法。3.应变仪测量电路。4什么是DC桥？如果按照桥臂的工