力及压力测量-应变片.ppt

压力和力测试，压力和力测量，压力的概念和单位，应变计，压电，压力磁，电容，霍尔，变形效果，应变计，应变计温度补偿和粘贴，应变力和压力传感器，转换电路，压力是什么，在国际单位制(SI)和我国法定测量单位中，压力的单位是“帕斯卡”，简称“波”，符号是“Pa”。也就是说，1N的力垂直均匀作用于1m2的面积，产生1Pa的压力值。其他压力单位：工程大气压力(kgf/cm2)、毫米汞柱(mmHg)、毫米水位(mmH2O)、标准大气压力(ATM)、棒材(bar)、PSI) 绝对压力的零线，1，2，压力的表示，2，应变传感器1，应变计工作方式我们可以做一个比较简单的实验。 取一条微电阻线，并记录其初始电阻值(图为10.01)。如果用力增加这根电阻线，你会发现电阻略微增加到10.05。测量应力、应变、力的传感器也是使用类似的原理制造的。有长度为a、闭合区域为r、电阻为r的金属单丝，电阻值r表示沿导线长度方向均匀拉伸(或压力)的情况下，随着电阻值r的变化，上部中间、r、l可能发生变化。例如，(1)拉导线时，l变长，r变小，r变大。(2)当一些半导体被拉出时，r变大。电阻和应变计电阻器的相对变化量R K5;纵向应变x通常很小，在应变测量中也称为微应变。k根据金属略有不同，但一般为2左右。在半导体材料方面，如果感觉到变形，电阻率就会发生很大变化，因此灵敏度比金属材料大几十倍。2，3，4，1，电阻拉伸图纸结构图，b，在此部分中选择的材质直接影响应变计的性能。因此，必须根据使用条件和要求合理选择。栅格长度、栅格宽度、第二、应变计结构和材质，(1)敏感栅格由金属灯丝呈栅格形状。电阻应变计的电阻值为60、120、200等多种规格，最常用的是120。敏感栅材料要求：变形敏感系数大，在测量变形范围内保持常数；电阻率高、稳定，容易制作小网格长度的应变计。电阻温度系数应小。抗氧化能力高，耐腐蚀性强；在工作温度范围内可保持足够的抗拉强度。加工性能好，可以用线材或轧制箔轻松制作；焊接容易，铅材料的热电势小。对应变角的要求必须根据实际使用情况合理选择。(2)底座和罩框底座用于保持敏感浇口、引线的几何形状和相对位置，罩框用于保持敏感浇口和引线的形状和相对位置，同时还保护敏感浇口。基础的总长度称为基准长度，其宽度称为基准宽度。(3)引线是从应变计的敏感闸门引出的薄金属线。铅材料的性能要求：电阻率低，电阻温度系数小，抗氧化特性好，焊接方便。大多数敏感的浇口材料都可以制造引线。，(4)粘结剂用于将敏感网格固定在底座上，并将封盖附着在底座上。使用金属应变计时，必须使用粘结剂将补丁底座粘贴到零件表面的特定方向和位置。可以将零部件的应力后表面变形传递到应变计的基座和敏感浇口。常用粘结剂分为有机和武器两类。有机粘结剂用于低温、常温和中温。常用的聚丙烯、酚醛树脂、有机硅树脂、聚酰亚胺等。无机粘结剂用于高温，多使用磷酸盐、硅酸盐、硼酸盐等。用应变计进行变形测试时，将应变计粘贴到诗篇表面。试样受力变形时，应变计的电阻线也变形，应变计电阻发生变化，测量转换电路最终转换为电压或电流的变化。3、应变计类型、1、金属应变计(应变压力传感器)(1)导线类型(2)箔(3)薄膜类型2、半导体应变计(压电压力传感器)、导线应变计最先使用。钢丝型拉伸由于蠕变大，钢丝容易脱胶，逐渐被箔代替。但是价格便宜，应变，压力大，一次性测试中也使用了很多。箔应变片的箔栅是通过金属箔光刻、腐蚀等制作的。箔材料大部分是电阻率高、热稳定性好的铜镍合金。箔应变计与薄膜基座的接触面积大得多，冷却条件好，长时间测量时蠕变小，一致性好，适用于批量生产。此外，通过适当热处理金属箔应变计，使线膨胀系数、电阻温度系数和粘贴的试件的线膨胀系数相互抵消，使温度影响最小，目前广泛应用于各种应变传感器。钢丝应变计钢丝电阻片由0.003mm-0.01mm合金钢丝缠绕浇口制成；箔应变计是用光刻、腐蚀等制作的非常薄的金属箔，厚度一般为0.0030.01mm。具有热条件优越，可通过的电流更大，可以做成各种必要的形状，便于批量生产的优点。薄膜应变计是使用真空蒸发或真空沉淀等在薄绝缘基板上形成0.1m以下金属电阻膜的敏感门，最后添加保护层。其优点是应变灵敏度系数大，电流密度大，工作范围大。半导体应变计由半导体材料制成，并基于半导体材料的压阻效应工作。压阻效应是指半导体材料被特定轴向外力反应时，其电阻率发生变化的现象。半导体应变计的灵敏度特别高，但对温度敏感。应变计具有体积小、价格便宜、精度高、频率响应性好等优点，被广泛应用于工程测量及科学实验。斜拉桥对角绳变形试验，4，应变计测量电路，金属拉伸座的电阻变化范围很小，直接用电阻计测量电阻值变化很困难，误差也很大。使用桥式测量转换电路将r/r转换为输出电压U0经常发生。1，桥测量转换电路工作原理，单臂桥臂4臂全桥，单臂桥，R1为应变计，R2，R3，R4为固定电阻。两个八桥，R1，R2是应变计，R3，R4是固定电阻。应变计R1、R2感受到的应变1 2和结果电阻增量符号可以使输出电压Uo加倍。、诗篇、四条胳膊整条腿、整条腿的四条腿都是伸展膜，结果是改变R1至R4产生的电阻增加(或1至4的变化)的符号和符号，可以使输出电压Uo加倍。在这三种工作方式中，全校四臂工作方式的灵敏度最高，仅次于双臂半腿，单臂半腿的灵敏度最低。使用全桥(或双臂半桥)，还可以进行温度自校正。3，应变计温度误差和补偿a .应变计温度误差现场环境温度变化测量导致的额外误差，应变计温度误差。引起应变计温度误差的主要因素包括：拉伸温度误差、电阻温度系数的影响、材料与拉伸系数不同、1)电阻温度系数的影响敏感栅极的电阻线电阻可以使用随温度变化的关系来表示。rt=r0 (1 0 t)式的：Rt温度为t 时的电阻值；R0温度为t K0时的电阻值；0导线的电阻温度系数； t 温度变化值， t=t-t0。温度变化 t中电阻线电阻的变化值 rt=rt-r0=r0 0 t，2)测试材料和电阻线材料的线膨胀系数的影响测试零件等于电阻线材料的线膨胀系数时，无论环境温度的变化如何，电阻线的变形都不会导致与自由状态相同的额外变形。如果试样和电阻线膨胀系数不同，则环境温度的变化会导致电阻线产生额外的变形，从而产生额外的电阻。2 .电阻应变计温度补偿方法电阻应变计温度补偿方法一般包括线补偿法和应变计自补偿两类。1)线路补偿法，在应变计工作中R3=R4保证。R1和RB两种应变计必须具有相同的阻力温度系数、膨胀系数、应变敏感度系数k和初始阻力系数R0。粘贴补偿薄膜粘贴补偿块材料和工作片的测试部件材料必须相同，导线膨胀系数相同。两种应变计必须在同一个温度场。如果是完美的补偿，上述分析过程有4个条件：2)自我补偿，巧妙的安装拉伸，压缩，拉伸，拉伸，拉伸，薄膜，2。确定中心线，4拉伸粘贴，1 .去污：使用便携式车轮工具去除零件表面的油污染、油漆、生锈斑点等，交叉微纱布以增加粘合力，并用酒精或丙酮浸泡的纱布或脱脂棉擦洗。3 .补丁：在补丁表面和处理过的补丁表面分别涂上均匀的粘合胶，用镊子拉伸调节位置，然后复盖塑料薄膜，用手指摩擦和滚动，排出下面的气泡。4 .导出引线必须用柔软、不老化的粘合剂适当固定，以防止有机引线晃动。然后在应变计上涂上柔软的保护层，防止大气对应变计的侵蚀，确保应变计长期运行的稳定性。应变计应用力和压力传感器1应变传感器，1。柱(圆柱)式力传感器、2环力传感器、2、应变压力传感器应变压力传感器主要用于测量流动介质的动态或静态压力。动力管道设备的进出口气体或液体的压力，发动机内部压力的变化，枪和桶内部压力，内燃机的管道压力等。应变计压力传感器大多使用膜片或鼓弹性元件。应变力传感器，F，F，F，F，F，F，F，各种悬臂，F，固定点，固定点，电缆，应变负载传感器的形状和应变计附着位置，F，应变负载传感器窗体和力位置，F，F，F，F轴变短，径向变长。卡车秤，卡车秤计量系统，电子秤，秤，超市印刷秤，长途标记，电子秤，电子秤的精度为10万分之一，人体秤，挂钩秤，便携式，应变数字扭矩扳手，汽车，摩托车，飞机，内燃机范围2到500N.m、功耗10mA、公制/英制单位转换、保持峰值、自动断电等功能。3.4.4变形加速度传感器用于测量物体的加速度。基准：a=F/m。图3-17电阻应变加速度传感器结构图，测量原理：将传感器外壳和测试对象紧密连接，测试对象以加速度a运行时，质量块以与加速度方向相反的惯性力运行，使悬臂梁变形。这种变形在附着在悬臂梁上的拉伸中被识别，并相应地变形，从而改变应变计的阻力。电阻的变化导致应变计组成的桥不平衡，输出电压，求出加速度a值的大小。复盖范围：不适用于高频率振动和冲击条件，通常适用的频率范围为10-60Hz。1，应变计测量的原理是什么？2、应变计的类型是什么？3、单臂、半桥和全桥电路的灵敏度有什么乘数关系？谁的敏感度最高？4，如下图所示，圆柱体弹性元素a、b、c和d观察粘贴到四个应变计的位置，并确定这四个应变计在桥上应如何连接。如果需要绘制桥电路以测量. 5，左下图所示的弯曲力和拉伸力，则需要绘制拉伸如何连接到桥电路，每个都测量弯曲力和拉伸力的测量桥电路。问题5度4度，课题：自制电子秤用现有的实验装置测量某物的质量。例如手机、硬币、钥匙包等。步骤：1。全桥电路连接，4V电源，输出毫伏表。这就是说，如果对弹性悬臂梁施加一定的力，毫伏表值必须相应地改变。2.用标准重量的辅助得到受测物体的质量。压电效应，由于特定物质在某个方向上受外力作用，其内部发生极化现象，这种材料的两个表面产生符号相反的电荷，外力去除后又返回到没有电荷的状态，这种现象称为压电效应。随着力的方向变化，电荷的极性也发生变化。这种机械能转化为电能的现象称为“正压电效应”或“纯压电效应”。相反，如果在特定物质的极化方向应用电场，这些材料会在某个方向产生机械变形或机械压力。外部电场去除后，这些变形或应力也消失了。这种电能转换为机械能的现象称为“逆压电效应”或“电伸缩效应”。压电效应的可逆性，压电单晶体中有石英(包括天然石英和人工晶体)，水溶性压电晶体(包括酒石酸钾钠、酒石酸乙烯二铵、酒石酸钾、硫酸锤等)；多晶压电陶瓷包括钛酸钡压电