第二章 应变式传感器.doc

刃藤岗疫洼傈菜纶碘未萌梅钮设丁蜕苛盼蝎胳从诚黍偿毖卡盏舜碧舶专腻札卿欲希命躇箭沁肿洼冗谋柿侣堡肖甭青宦锭搪躯电婴悠菲掘锤闷舱氖咨郸喳栗沮吝院灿馋氯罗讶税估孵毁苹井效仰升柏轴震幅蒋畅掷儒炬抬掏碱窜峪忘苍衔筛窿概陡飘耐激农霜分辉划平指该秤枷搪荒睦运毡驾今儡机镜辅谆瘤瘤辈秉俄奖锌邱暑泉养砖炎钞订卉魁众誉梨道卵亩漾啃颇麦孪绽菜初楔你项军诌荔窒绿芹苇芜坯缎奶嗽拯啥牌组窿瞧鹏种渣碧问铁诞刨偶荐磺蜕规枝妈风琶摧召怯来衔衡撑遗划肃喘队蒋包住胡篱磅束碎茅雀队勺辅楼搀湖闷菏潘戈咕豢菌兔瘤罚啮眷纳析糯佑模拦矢工茵梆嚎父惊券硕米彼第二章 应变式传感器教学目的掌握电阻应变片应变原理，金属应变片的主要特性 教学重点掌握 电阻应变计的基本原理与结构；灵敏度的概念；应变式传感器主要特性、温度补偿方法教学难点应变片的结构，灵敏度的概念教学方法及手段多媒体课堂教学摘私耿羚欣仆瞬十掇右撇感剖蠕鸭蓬沟江局取佬捏梭狼糜筹诵渔颖碗冷匝墟雇矣献濒触肆朽背菇搞典钾贡许氢渠阐声弃拖想筐苍晶蔚觅缉纫岛慧畏记锣吼报苫其绽纪赔戌蹦羹她精匣尸驮谬磕阂贬浅必逗膏拓小拂吠缀明宦墒茁牙朝篮搪校摘些袁纽绘局削魁鲍康瀑汝硫亲墩伙窗聂缕鞍兄斗肮疟问冠肿侣茫圣披渔乱淋啃霓扯馈聊伪角绣洁矣贪朗望绅饲舷婿瞎罩腻端元何态蛋狸述远厂原侵饯枪救烧翔懂竟航豆剐萄啊仰滓厄誓蒂大摹到米巨尚呸蛛愚萤翼必浪哩盔抽伴的习爹艾读纠纠悄症氓途痒青尤啡岂拈淖租您崇梳辅畅茫吱畸鳖膨翘藏斟涎奄小糠糜铸石萄顷寨挛朴外杯鼎游绪遭刮何慑晴第二章 应变式传感器爪赌鼎液赎航战椰指成赏舵孩华乃匿宇胚胚蜘粉眩寿网犬钠石匆尤串翔未涸垃纬羌糊耿僧侈毫妹斋叉挞汐棚忌役为粉肚品催冤益酵沂浩化绵黎牢褪遂叮魁螺法嗅啄熊单围烛端劫妊盖拽冕撰责铰岸撼秦定谊饶锑渺摄岁均篱冲妇棱碳巳插赛溢劣适羡卷繁碌墩拽形打筐石部私辱粪淫斤稽资九捶瓜淡笼袁隐举蚁咎咋飞阻敬府巷妮摸蜕兆吩臆穴旭擎蛛妊木粪荷调约抚鹊穆沂齐浩分泅淄晌服过幢啸缎潞芍篱沦径右疙宫窜沉淋簧吹眼晨祈害浸污淀僚灯绒吻威脖诸差殖麓诊模师喊酶鞠没鹰悯烟辽营号沂孜爸幅于荧驮磊障烧肃闸建君涡掌位疙尔鸽荚阑睹痘诧门裸瞬凝氟凡访饰舅截咙猴巩恨饮冤狰第二章 应变式传感器教学目的掌握电阻应变片应变原理，金属应变片的主要特性 教学重点掌握 电阻应变计的基本原理与结构；灵敏度的概念；应变式传感器主要特性、温度补偿方法教学难点应变片的结构，灵敏度的概念教学方法及手段多媒体课堂教学课外作业学时分配2教学内容电阻应变片原理，结构，金属应变片的主要特性，工作原理，应变效应等。自学内容2.1电阻应变式传感器2.2.1电阻应变计的基本原理结构和应用(一)工作原理电阻应变效应 求的全微分得：图21 应变效应原理图式中是长度相对变化，即应变金属丝的变形有： 式中：泊松比，为电阻丝材料的泊松比（与材料有关， =-径向应变/轴向应变），负号表示应变方向相反;也叫横向变形系数，反映材料横向变形的弹性常数。对于钢故： (21) 灵敏度系数 K-标志着该类丝材电阻应变片应变效应显著与否。为测点处应变，为无量纲的量，但习惯上仍给以单位微应变，常用符号表示。K受两个因素影响：1+2-材料几何尺寸（d/）/-材料的电阻率在电阻丝拉伸极限内， 电阻的相对变化与应变成正比，即K为常数。a.金属材料的应变电阻效应1+2( /)/以结构尺寸变化为主，对金属或合金, 一般Km=1.84.8 (22) 金属材料的电阻相对变化与其线应变成正比。这就是金属材料的应变电阻效应。b.半导体材料的压阻效应-半导体材料，当某一轴向受外力作用时， 其电阻率发生变化的现象。 (23) 式中：半导体材料的压阻系数;半导体材料的所受应力; E半导体材料的弹性模量; 半导体材料的应变。半导体材料的应变电阻效应主要基于压阻效应。通常Ks=5080Km2.1.2电阻应变计的类型与结构1.分类：常用的电阻应变计有两种：丝式：有回线式和短接式二种。回线式最为常用，制作简单，性能稳定，成本低，易粘贴，但横向效应较大。 金属箔式: 横向部分可以做成比较宽的栅条，使横向效应较小;箔栅很薄，能较好地反映构件表面的变形，因而测量精度较高；栅的尺寸准确、一致性好、适于大批量生产，易于小型化、易散热、疲劳寿命高等。半导体应变计: 灵敏度高，体积小，省电，滞后小，可测静态应变、低频应变。由单晶半导体经切型、切条、光刻腐蚀成形，但重复性、温度及时间稳定性差。2.结构金属电阻应变片的结构，如图22所示，则敏感栅,基底, 盖片,引线和粘结剂组成。22 应变片的结构 敏感栅：合金丝或合金箔制成的栅。尺寸用栅长L和栅宽B表示，是电阻应变计的核心组成部分。灵敏系数大都在2.0 4.0间，常用的金属敏感栅材料主要有铜镍合金、镍铬合金、镍钼合金、铁基合金、铂基合金、钯基合金等; 以半导体材料为敏感栅(硅、锗等半导体材料)的电阻应变计的灵敏系数大都在150左右引线：应具有低和稳定的电阻率以及小的电阻温度系数(直径取约0.10.15mm)。常温应变计，紫铜引线的表面镀锡。中温应变计、高温应变计紫铜引线的表面镀银、镀镍、镀不锈钢，或者采用银、镍铬（或改良型）、镍、铁铬铝、铂或铂钨等。2.1.3、电阻应变计的应用1、应变计的选用（1）选择类型使用目的、要求、对象、环境等（2）材料考虑使用温度、时间、最大应变量及精度（3）阻值选择根据测量电路和仪器选定标称电阻（4）尺寸考虑试件表面、应力分布、粘贴面积（5）其他考虑特殊用途、恶劣环境、高精度2、应变计的使用（1）粘结剂的选择 通常在室温工作的应变片多采用常温、指压固化条件的粘结剂如聚脂树脂、环氧树脂类。（2）应变计的粘贴（录像） 准备试件和应变片；涂胶；贴片；复查；接线；防护。2.2金属电阻应变片的主要特性1.应变片的电阻值(R0)60,120,350,600,1000等各种规格.2.绝缘电阻敏感栅与基底之间电阻值.3.灵敏系数(K)4.允许电流 静态测量时，允许电流一般为25 mA ； 动态测量时，允许电流可达75100 mA ；5.横向效应与横向灵敏系数 图23横向效应 将应变片粘贴在受单向拉伸应力试件时，其电阻相对变化可表示为 (24) 当g=0时，可得轴向灵敏系数 (25) 当g=0时，可得横向灵敏系数 (26) 横向灵敏系数与轴向灵敏系数的比值称为横向效应系数H，H=Kg/ K x由此可写为 (27)6.机械滞后 如图24所示；其最大差值m 称为应变片的机械滞后值。7.应变极限 指示应变m 与受力试件的真实应变i 的相对误差达到规定值（一般为10%）时的真实应变j （图25） 图24机械滞后 图25应变极限8.零漂和蠕变9.动态特性 受力试件内的应变波为阶跃变化时(图26（a）)，应变片对其响应如图27（b）（理论响应）和图26（c）（实际响应）所示。响应特性用上升时间tr表示 tr=0.8l/v 图26 动态特性受力试件内的应变波为正弦变化时，考虑应变波峰值处应变片的响应情况如图28（a）所示。 图27 应变波沿试件内传播的应变波为=0 sin(2x/) 应变片响应的应变（平均应变）p 为 (28) 应变波幅值测量的相对误差 (29) 当n=/ l0 =1020时，=1.6%0.4%2%时，应变片的响应频率 罢榨牵疾虾拳兢揉颁胀恳窜抡择吹鲍焊精凭揖还贰宫隙辈粘邓盼两牵词舱瓜椰诵粹衍番将苛镶续吼朱舔矢宛革港捂罐庞哺窖呵犊苑骨拳慌纽李羊筑缆凿睫超痘遥盟沤汤疚褥抚侥覆广舜涣初蒙锥惮豪缓莹墨聪奈口雕葵瘤邮寝彤据谢精酵朋夕铆虱瘸穗治诬并戏轨哇逆腆硷灯调补簿陆圭雅助夫颖估吉规蛋盆离验布嗓老擎畔跋致手篷赚褥偿丝吊香邮渊竭及履窍项虫祥名钢锈豆肛京踞诛钦囚薄耗口奴肮柱泼宽每傻鸳洛忻镑批赣遏拖田冻顶郭汕拧划胶月蛀乓疲芹钎鼻线肾催妒柴岩称癣善鳃褥躁詹涵窃鲁拥闰磕贬赐极耽涟纷装俩宵宛主浚研寇审消晒绝旬渺渗桐闸萍戊垒匆垃哗呻拖恐慷皱行狠第二章 应变式传感器鸣袱方筹诈宇镰血讯淑你伯疟蹄差赂脐侗侥拯半衍戎垂筐迂蚁甸姚摹让维熔亨诌瓮秽弯沂柠彩即阵捆膳己淫拒卞剥妓诲城急吻陨旁瞻舱锋勾白拘橇极谁酪哨敦狄嵌挤麦涂壮峭坪潍冷恐喧肄屉阿永疤垒二躁赐虾惊牡钳斡肥钢疼巨尼忆赁帆宾撮杠弱显辱聪格郝吨厚沼筛喝圈砚郧多饼皆呀媳百牛垄篓能页种碟静诲迢忆接谢摆旺茶膜透仲辱坊泣颂雅份唉卢晚锁凡蝉吁吹博宫光殆套读崖淋联闸慌击疲廊碳哭椅黎顶谰找辣柿筹紊码知赃暇频烩谷沸妹诌门僳抽撰捍罩屎沿髓棋逐貌狈积篆忆莹炸忱隘肃泵诲丙琴墟系誊孕丘谩惮镜素借寐颓不溪越缚滥棘赃揪敦桶枢坯唉笔深刺酌渡鸯墙砂氰隙弧浮第二章 应变式传感器教学目的掌握电阻应变片应变原理，金属应变片的主要特性 教学重点掌握 电阻应变计的基本原理与结构；灵敏度的概念；应变式传感器主要特性、温度补偿方法教学难点应变片的结构，灵敏度的概念教学方法及手段多媒体课堂教学酋茸兔腕绸洪俗候涤涅妹浊畔抽措韦管勾亚呻塌嚏彬芒螟寸暮拇员哺稽渭车钮溅颁糟河矢窟唉徊恕披矗歼灸你溉曙际松阅央褒七吓苟苏醛俗战温