应变式压力传感器的制作实验报告

实验二 应变式压力传感器的制作一、实验目的掌握应变式压力传感器的工作原理和制作方法。二、实验设备数字万用表；试件；电阻应变片；KH502；丙酮；乙醇；脱脂棉；镊子；砂布；放大镜；白布带；胶带；白胶布等。三、实验原理将应变片粘固在弹性元件或需要测量变形的物体表面上。在外力作用下，电阻丝即同弹性件一起变形，其电阻值发生相应的变化。由此，将被测量转换为电阻变化。由于电阻值R=LA,其中长度L，截面积A，电阻率均将随电阻丝的变化而变化。而L，A，的变化又将引起R的变化。当每一可变因素分别有一增量dL，dA，d时，所引起的电阻增量为：dR=RLdL+RAdA+Rd式中A=r2，则电阻的相对变化：dRR=dLL-2drr+d式中dLL=电阻丝轴向相对变形，或纵向应变。 drr电阻丝径向相对变形，或称横向应变。当电阻丝沿轴向伸长时，必沿径向缩小，两者之间的关系为：drr=-vdLL式中v电阻丝材料的泊桑比：d/=E电阻丝电阻率相对变化;E电阻丝材料的弹性模量;压阻系数。则有：dRR=+2+E=(1+2+E)由于E很小，对同一材料，1+2是常数，则dRR=(1+2)由此表明了电阻相对变化率与应变成正比。四、实验步骤（一）传感器弹性元件的设计；受力弹性元件设计为圆筒形，见图，基本参数为P=100KN，材料：40Cr。技术要求：调质处理。弹性元件的径向尺寸主要根据强度条件确定，假如最大载荷为P，材料的许用应力为，则弹性元件承载面积F应为： F=P。弹性元件为圆筒体，可根据结构需要先选定外径D或内径d，然后由下式确定d或D：d=D2-4F=D2-4PD=4F+d2=4F+d2弹性元件高度H的确定，要考虑弹性元件的应力分布均匀，稳定性及动态特性。为了保证弹性元件中部贴片截面的应力分布均匀，根据圣维南原理，应使圆筒体高度HD-d+L。（二）电阻应变片的粘贴、布片：1、根据试件的大小、工作温度和受力情况，选出合适的应变片。2、用放大镜和万用表选择没有短路、断路、气泡等缺陷，和丝栅排列均匀，表面光滑的应变片，测量出同一阻值的应变片，其阻值误差不超过0.2，准备若干片。3、用细纱布将粘贴片的试件表面打成与应变片轴向成45角的交叉纹路，以提高粘贴强度和测量精度。4、用镊子将脱脂棉粘丙酮清洗表面，直至油和污物全部清除为止。5、定位与布片。贴四片应变片，如图所示，为使应变片粘贴位置准确无误，需用纸划出与应变片大小相等的空穴，然后贴在元件表面。6、粘贴。在无灰尘的条件下，用清洁的小螺丝刀取少量KH502胶，均匀地涂于空穴上（单向涂布，以防止气泡进入）然后在应变片的反面也图一层均匀的胶，対正位置贴上；用手指单方向按压，以赶出气泡和余胶，直至粘牢为止。然后在室温下静放24小时后，自然干燥。7、组桥与接线。将干燥后的电阻应变片用万用表检查有无短路、短路，并测出其绝缘电阻必须大于200（长期20以上，低于此值将会严重影响测量稳定性。达不到要求重新贴片。检查无误后测量）；对于静态短期测量，不低于100；对于动态测量允许适当降低，但应在20以上，按图焊接成全桥。用万用表检查绝缘及通路。检查两对角线阻值是否相等（最大误差不应超过1），否则应变仪调不平。8、根据不同的使用环境采用不同的保护及防潮方法，如环境较好并短期使用一般采