力传感噐(传感器教学)PPT课件

传感器应用技术，传播万物感知和创造未来的知识，-，2，传播万物感知和创造未来的知识，学习内容，-，3，传播万物感知和创造未来的知识，力传感器，-，4，各种力传感器，剪切力传感器，油井载荷传感器，BLR-14拉力载荷传感器，拉力和压力载荷传感器，-，5，3.1弹性敏感元件，力传感器弹性敏感元件， 弹性敏感元件的特性改变敏感元件的力改变敏感元件的压力，6，1，弹性敏感元件的特性1，刚度：它是弹性元件在外力作用下的变形的量度，即弹性元件产生单位位移所需的力或压力。 2.灵敏度：是刚度的倒数，即作用在弹性元件上的单位力或压力引起的变形。力传感器弹性迟滞的弹性传感元件：当理想弹性元件在弹性变形范围内反复循环加载或卸载时，加载和卸载过程中的位移曲线应重合，因为没有弹性误差。然而，实际弹性元件的位移曲线在加载和卸载的正向和反向冲程中并不重合，而是形成弹性滞后回路。力传感器弹性传感元件，弹性后效：弹性元件材料的变形不仅是载荷的函数，也是时间的函数。弹性滞后不依赖于时间，而弹性滞后效应是指弹性元件在恒定载荷条件下，在一段时间内继续产生类似蠕动的位移。变形滞后于载荷和时间的现象称为弹性后效。弹性后效应导致传感器具有负测量误差、零漂移等。所以我们应该尽力减少它们。弹性元件的滞后和后效在运行中同时发生，统称为弹性滞后误差，在设计传感器时应将其降至最低。力传感器弹性传感元件，9，5，自然振荡频率弹性元件的自然频率(即其无阻尼自由振动频率)在很大程度上决定了传感器的动态特性。对于许多传感器，应该增加传感器的固有频率，以减少动态误差。传感器的工作频率应避免弹性敏感元件的自然振荡频率。力传感器弹性敏感元件，-10，2，力转换敏感元件：F，1，悬臂梁2，实心轴3，扭转轴，力传感器弹性敏感元件，-11，1，悬臂梁：等强度悬臂梁变形悬臂梁，力传感器弹性敏感元件，-12，等强度悬臂梁变形悬臂梁，力传感器弹性传感元件-13，2，实心轴，纵向应变和横向应变，3，扭转轴，e:1 压力变化传感元件FP，1，隔膜2，波纹管，力传感器弹性传感元件-16，压力变化弹性传感元件(a)弹簧管； (b)波纹管；(c)等截面薄板；(d)波纹管；(e)薄壁圆筒；(f)薄壁半球，力传感器弹性传感元件，-，17，波纹管膜片的波纹形状，力传感器弹性传感元件，-，18，薄壁圆柱弹性传感元件的结构，力传感器弹性传感元件，-，19，应变：用于表征变形量的量是无量纲数，通常非常小。正负：拉伸应变为正，压缩应变为负：应变()，微应变( ) 1 =110-6。注：对于金属材料，受力后产生的轴向应变最好不超过110-3，即1000米/米，否则可能超过材料的极限强度而导致断裂。力传感器弹性传感元件-20，常州信息技术学院，众所周知，一切创造未来的感觉。力传感器21、金属应变传感器的主要特性电阻应变传感器的工作原理应变仪的类型和结构电阻应变传感器的测量电路电阻应变传感器的应用力传感器应变仪22、金属应变传感器的主要特性金属应变传感器的核心元件是金属应变仪，它能把应变变化转换成电流主要优点：精度高，测量范围宽频响特性好结构简单、体积小、重量轻在高(低)温、高速、高压、强振动、强磁场、核辐射和化学腐蚀等恶劣条件下正常工作易于小型化、固化价格低廉、品种多样、易于选择，力传感器应变式，23、主要缺点：非线性；弱输出信号；抗干扰能力差，信号线需要屏蔽。只能测量应变网格中的一个点或平均应变，不能显示应力场中应力梯度的变化。它不能用于过高温度下的测量。力传感器应变式，24，2。电阻应变式传感器导体或半导体材料的工作原理在外力作用下会产生机械变形，其电阻值也会随之变化。这种现象被称为应变效应。电阻应变传感器主要由电阻应变仪和测量转换电路组成。当拉线时，l变长，r变小，导致r变大。力传感器应变类型26设置有长度为L、横截面积为A、半径为R和电阻率的金属单丝。金属单丝的电阻值R可以表示为当沿金属丝的长度方向施加均匀的张力(或压力)时，上述类型的电阻值R、R和L将改变，从而导致电阻值R改变。k-电阻应变仪的灵敏度，应变式力传感器，-，27，对于不同的金属材料，k稍有不同，一般约为2。对于半导体材料，其灵敏度是金属材料的几十倍，因为当它们感到应变时，电阻率变化很大。在材料力学中，x=l/l称为电阻丝的轴向应变，也称为纵向应变，它是一个维数为1的数。x通常很小，通常用10-6表示。例如，当x为0.000001时，在工程中通常表示为110-6或m/m。在应变测量中，它也常被称为微应变( )。力传感器应变类型，-，28，r= (l/ r)，r r=( ) (l l)/ (r- r)，金属：l，r变化几何尺寸变化是主要的半导体，变化压阻效应是主要的，力传感器应变类型，-，29，是金属电阻丝的应变灵敏度系数，它代表单位应变引起的相对电阻变化。尺寸是由两个因素引起的：几何尺寸的变化引起的变化；(2)材料电阻率随应变的变化(压阻效应)。实验表明，在钢丝拉伸比的范围内，阻力的相对变化应与轴向成正比。通常在1.8 3.6的范围内。力传感器应变式、30应变式、3应变式和结构应变式，应变式可分为金属应变式和半导体应变式。前者可分为导线型、箔型和薄膜型。目前，箔式应变仪被广泛使用。最早使用的线应变仪分为纸基和胶基。由于金属丝应变片的蠕变较大，金属丝容易脱胶，有逐渐被箔式应变片取代的趋势。但是它的价格便宜，而且主要用于大规模和一次性的应变和压力测试。力传感器应变仪31，箔应变仪中的箔栅由金属箔通过光刻、蚀刻等工艺制成。大多数箔材料是铜镍合金，具有高电阻率和良好的热稳定性。箔式应变片与基板的接触面积更大，散热条件更好，长期测量时的蠕变更小，一致性更好，适合大批量生产。金属箔应变片还可以经过适当的热处理，使粘贴后的试件的线膨胀系数、电阻温度系数和线膨胀系数相互抵消，从而将温度影响降到最低程度，目前广泛应用于各种应变传感器中。，力传感器应变类型，-32，箔片应变仪形状，力传感器应变类型，-33，半导体应变仪形状，线应变仪内部结构，力传感器应变类型，-34，1-衬底2-敏感栅格(电阻丝)3-覆盖层4-引出线，力传感器应变类型，-35，在上表中，哪些型号是半导体应变仪？基础是什么？力传感器应变类型-36，应变仪粘滞：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，用细纱布交叉打磨细纹以增加附着力，并用酒精或丙酮浸泡的纱布或脱脂棉球擦洗。力传感器应变式贴片：分别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，用镊子放置应变仪，调整位置，然后盖上塑料薄膜，用手指搓滚，去除下面的气泡。测量：预先用万用表从分开的端子上测量应变仪的电阻，并在端子上找到损坏的应变仪。焊接：用烙铁焊接引线和端子，注意不要弄断端子。力传感器应变类型-40，5 .固定：焊接后，用胶带将引线和被测物体固定在一起，以防损坏引线和应变仪。力传感器应变式41 4电阻应变式传感器的测量电路金属应变片的电阻变化范围很小，用欧姆表直接测量电阻值的变化很困难，误差很大。例如，如果某个传感器的弹性元件在额定载荷下产生的应变为100010-6，应变片的电阻值为120，应变灵敏度系数为2，则电阻的相对变化量为？力传感器应变类型-42，1。电桥电路按电源分类：DC电桥和交流电桥按输出分类：电流输出，电压输出电流输出：当电桥的输出信号大，输出端接一个阻值小的负载时，电桥以电流形式输出。电压输出：当电桥的输出端连接到放大器时，由于放大器的高输入阻抗，电桥的负载电阻被假设为无穷大，然后电桥以电压的形式输出。力传感器应变类型，-，43，按电阻分类：等臂，电源对称，输出对称等臂电桥：R1=R2=R3=R4=R电源对称电桥：R1=R4=RR2=R3=R输出对称电桥：R1=R2=RR3=R4=R按应变计分类：单臂，双臂，四臂，力传感器应变类型，-，44，力传感器应变类型，2。桥式电路分析-45。调整参考点，最后R1/R2=R4/R3 (R1和R2是R1和R2的等效电阻，与参考点并联)。电桥趋于平衡，Uo预设为零。这个过程被称为零点调整。图中R5为限流电阻，用于缩小调节范围。电桥平衡条件：R1/R2=R4/R3，力传感器应变式，-，46，单臂电桥，四臂全桥工作模式灵敏度最高，双臂半桥次之，单臂半桥灵敏度最低。力传感器应变类型，47，双臂电桥，R1和R2是应变仪，r 3和R4是固定电阻。应变片R1和R2测得的应变1 2和产生的电阻增量具有交替的符号和符号，可以乘以输出电压Uo。力传感器应变类型，-48，四臂全桥，全桥的所有四个桥臂都是应变仪。如果在试件受力后，由应变仪R1R4产生的电阻增量(或感应应变1 4)与符号交替变化，则输出电压Uo可以倍增。在上述三种工作模式中，全桥四臂工作模式灵敏度最高，其次是双臂半桥和单臂半桥灵敏度最低。温度自补偿也可以采用全桥(或双臂半桥)实现。力传感器应变式，-，49，当环境温度升高时，桥臂上的应变计的温度同时升高，由温度引起的电阻值漂移是相同的，这可以相互抵消，所以整个桥的温度漂移很小；半桥也能克服温度漂移。全桥温度补偿原理，力s的应变类型电阻应变片的应用可分为两类：1 .应变片粘贴在一些弹性体上，并连接到测量转换电路，从而形成用于测量各种物理量的特殊应变传感器。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，测量转换电路通常是桥式电路。2.应变仪连接到被测件上，然后连接到应变仪上，从应变仪上直接读取被测件的应变。力传感器应变类型，51，应变类型力传感器，力传感器应变类型，52，各种悬臂梁，力传感器应变类型，53，f，f，固定点，固定点，电缆，力传感器应变类型，54，悬臂梁上应变仪的粘附和变形，力传感器应变类型，55，工业电子秤的变形，力传感器应变类型，56，应变类型负载传感器的形状和粘附位置力传感器应变类型，-，57，F，F，应变类型负载传感器的形状和应力位置，力传感器应变类型，-，58，F，F，力传感器应变类型，-，59，负载传感器上的应变仪在重力作用下变形。 轴向变短，径向变长。测力传感器原理演示、测力传感器应变类型、-60、汽车衡、测力传感器应变类型、-61、汽车衡、测力传感器应变类型、-62、汽车衡称重系统、-63、用于部件称重的测力传感器、测力传感器(总共3个，120度分布以达到均衡目的)、底座、垫块、-、64、电子秤、称重秤、超市打印秤、远程显示、测力传感器应变类型、65、电子天平、电子天平准确度力传感器应变式，67，钩秤，便携式，力传感器应变式，68，应变式数字显示扭矩扳手，可用于汽车、摩托车、飞机、内燃机、机械制造和家用电器等领域。以精确控制紧固螺纹的装配扭矩。范围2 500nm，功耗10mA，公制/英制单位转换，峰值保持，自动断电等。力传感器应变式，69，常州信息技术学院，众所周知，一切感觉就像创造未来，力传感器，-，70，压阻固态压力传感器四个半导体应变电阻制造的扩散过程是在同一个硅片上，具有良好的工艺一致性，同等的灵敏度，漂移消除，非常小的滞后和蠕变，快速的动态响应。力传感器是压阻式的，隔离和承压隔膜可以将腐蚀性气体和液体与硅隔膜隔离。压阻式固态压力传感器隔离承压膜片、压力传感器压阻、-72、压阻式固态压力传感器内部结构、信号处理电路、压力传感器压阻、-73、小型压阻式固态压力传感器、高压进气口、低压进气口、绝对压力传感器、-74、用于呼吸、透析和注射泵设备的压力传感器、p1进气口、P2进气管、固态压力传感器、压力传感器压阻、-75、表压传感器、p1进气管、力压阻式固体压力传感器用于插入式液位计：p1进气孔由柔性不锈钢隔离膜隔离，并通过硅油传导压力与液体连通。-，77，输入液位传感器安装方便，适用于深度为几米至几十米并混有大量污垢和杂质的水或其他液体的液位测量。力传感器压阻，78，输入液位计形状，压阻式固体压力传感器，光柱显示器，橡胶背压管，79，材料应变测量，斜拉桥拉索应变测试，80，常州信息技术学院，告知万物感知未来，力传感器，81，压电传感器的主要特性压电传感器的工作原理压电传感器的类型和压电传感器结构的测量电路压电传感器的应用力传感器压电，-，82第一，压电传