传感器62电阻样式编辑母版文本样式

1、2 2 电阻式转换元件电阻式转换元件3 3 电电感转换元件感转换元件4 4 电容转换元件电容转换元件5 5 磁电式转换元件磁电式转换元件6 6 压电式转换元件压电式转换元件7 7 光电式转换元件光电式转换元件磁敏式转换元件磁敏式转换元件 8 8 热电式转换元件热电式转换元件2.1 2.1 电位器式电阻传感器电位器式电阻传感器 2.2 2.2 应变片式电阻传感器应变片式电阻传感器 2.3 2.3 固态压阻固态压阻元件元件 2.4 2.4 热电阻和热敏电阻热电阻和热敏电阻 2.5 2.5 气敏电阻气敏电阻 2.6 2.6 光敏电阻光敏电阻 2.72.7 湿敏电阻湿敏电阻 应变式传感器的核心元件是电

2、阻应变片，应变式传感器的核心元件是电阻应变片，它可将试件上的应力变化转换成电阻变化。它可将试件上的应力变化转换成电阻变化。 应变效应应变效应 导体或半导体在受到外界力的作用时，产生机械变形，机械变形导致其阻值变化，这种因形变而使阻值发生变化的现象称为应变效应应变效应。 1金属电阻应变片:丝式、箔式、薄膜式。(1)(1)金属丝式应变片：金属丝式应变片：将金属电阻丝将金属电阻丝（一般是合金，（一般是合金，电阻率较高，直径电阻率较高，直径约约0.02mm0.02mm）粘贴在）粘贴在绝缘基片上，上面绝缘基片上，上面覆盖一层薄膜，使它们变成一个整体。覆盖一层薄膜，使它们变成一个整体。 金属电阻应变片金属

3、电阻应变片半导体电阻应变片半导体电阻应变片基底覆盖层金属丝引线（2 2）金属箔式应变片）金属箔式应变片利用光刻、腐蚀等工艺制成一种很薄的金属箔栅，厚度一般在0.0030.010 mm，粘贴在基片上，上面再覆盖一层薄膜而制成。其优点是表面积和截面积之比大，散热条件好，允许通过的电流较大，可制成各种需要的形状，便于批量生产。箔式应变片箔式应变片金属薄膜应变片是采用真空蒸镀或溅射金属薄膜应变片是采用真空蒸镀或溅射式阴极扩散等方法，在薄的基底材料上制成式阴极扩散等方法，在薄的基底材料上制成一层金属电阻材料薄膜以形成应变片。一层金属电阻材料薄膜以形成应变片。 这种应变片有较高的灵敏度系数，允许这种应变片

4、有较高的灵敏度系数，允许电流密度大，工作温度范围较广。电流密度大，工作温度范围较广。 金属应变片金属应变片2 2半导体应变片半导体应变片 半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的压阻效应而制成的一种纯电阻性元件 。当半导体材料某一轴向受外力作用时，其电阻率会发生变化。 对于一长为对于一长为L、横截面积为、横截面积为A、电阻率为、电阻率为的金的金属丝，其电阻值属丝，其电阻值R为：为：）（242 ALR如果对电阻丝长度作用均匀应力，则如果对电阻丝长度作用均匀应力，则、L、A的变化的变化(d(d、d dL L、d dA) )将引起电阻将引起电阻R变化变化d dR ，d dR可通过对上式的全微分求得：

5、可通过对上式的全微分求得：）（22 . 6 2dAALdALdLAdR电阻相对变化量为：电阻相对变化量为： AdAdLdLRdR若电阻丝是圆形的，则A=r ,对r 微分得dA=2r dr，则： 222rdrrrdrAdAll+ dl2r2(r-dr)F 金属丝的应变效应金属丝的应变效应金属的径向应变金属的轴向应变令yxrdr LdL 由材料力学的知识：在弹性范围内，金属丝受由材料力学的知识：在弹性范围内，金属丝受拉力时，沿轴向伸长，沿径向缩短，则轴向应拉力时，沿轴向伸长，沿径向缩短，则轴向应变和径向应变的关系为：变和径向应变的关系为：为金属材料的泊松系数。为金属材料的泊松系数。）（或）（72

6、. 6 )21 (62 . 6 )21 ( xxxdRdRdRdR将（将（6.2-46.2-4）式、（）式、（6.2-56.2-5）代入（）代入（6.2-36.2-3）式得：）式得：）（令82 . 6 )21 ( xxSdRdRKKS称为金属丝的灵敏系数，表示单位应变所引称为金属丝的灵敏系数，表示单位应变所引起的电阻的相对变化。起的电阻的相对变化。对于确定的材料，对于确定的材料，(1+2(1+2) )项是常数，其数值约项是常数，其数值约在在1 12 2之间，实验证明之间，实验证明d d/ /x 也是一个常也是一个常数。数。上式表示金属丝的电阻相对变化与轴向应变成正比关上式表示金属丝的电阻相对变

7、化与轴向应变成正比关系。系。）（，或92 . 6 xSxSRdRKKRdR根据应力和应变的关系根据应力和应变的关系: :半导体应变片的工作原理是基于半导体材料半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的的压阻效应压阻效应而制成的一种纯电阻性元件而制成的一种纯电阻性元件 。当半导体材料某一轴向受外力作用时，其电当半导体材料某一轴向受外力作用时，其电阻率会发生变化。阻率会发生变化。）（102 . 6 )21xRR）（112 . 6 xllE式中式中 为半导体应变片的电阻率的相对为半导体应变片的电阻率的相对变化，其值与半导体敏感条在轴向所受的应变化，其值与半导体敏感条在轴向所受的应力之比为一常数。即力之

8、比为一常数。即 ）（122 . 6 )21xlERR上式中上式中1+21+2项随几何形状而变化，项随几何形状而变化，LE项为项为压阻效应，随电阻率而变化。压阻效应，随电阻率而变化。实验证明实验证明LE比比1+21+2大近百倍，所以大近百倍，所以1+21+2可可以忽略，因而半导体应变片的灵敏系数为：以忽略，因而半导体应变片的灵敏系数为： ）（132 . 6 ERRKlxB半导体应变片的突出优点是体积小，灵敏度高，频率响应范围宽，输出幅值大，不需要放大器，可直接与记录仪连接，使测量系统简单。但其温度系数大，应变时非线性较严重。 金属应变丝的电阻相对变化与它所感受的应金属应变丝的电阻相对变化与它所感

9、受的应变之间具有线性关系，用灵敏度系数变之间具有线性关系，用灵敏度系数KS表示。当表示。当金属丝做成应变片后，其电阻金属丝做成应变片后，其电阻应变特性与应变特性与金属金属单丝单丝情况不同。因此，须用实验方法对应变片的情况不同。因此，须用实验方法对应变片的电阻电阻应变特性重新测定。实验表明，金属应变应变特性重新测定。实验表明，金属应变片的电阻相对变化与应变片的电阻相对变化与应变在很宽的范围内均为在很宽的范围内均为线性关系。线性关系。K为金属应变片的灵敏系数。为金属应变片的灵敏系数。 测量结果表明，应变片的灵敏系数测量结果表明，应变片的灵敏系数K恒小恒小于线材的灵敏系数于线材的灵敏系数KS。原因主

10、要是胶层传递变。原因主要是胶层传递变形失真及横向效应。形失真及横向效应。 KRR）（或142.6 RRK 金属丝式应变片由于敏感栅的两端为半圆弧金属丝式应变片由于敏感栅的两端为半圆弧形的横栅，测量应变时，构件的轴向应变形的横栅，测量应变时，构件的轴向应变使敏使敏感栅电阻发生变化，而其横向应变感栅电阻发生变化，而其横向应变r也使敏感栅也使敏感栅半圆弧部分的电阻发生变化。半圆弧部分的电阻发生变化。 bOlrdld0r应变片的这种既受应变片的这种既受轴向应变影响，又轴向应变影响，又受横向应变影响而受横向应变影响而引起电阻变化的现引起电阻变化的现象称为象称为。当当r=0时，可得时，可得RRKxryRR

11、KrnnlrnKKHxy121当当=0时，可得时，可得：横向灵敏系数与轴向灵敏系数之比值，称为横横向灵敏系数与轴向灵敏系数之比值，称为横向效应系数向效应系数H。即：。即：可见，可见，r愈小、愈小、l愈大，则愈大，则H愈小。即敏感栅越窄、基长愈小。即敏感栅越窄、基长越长的应变片，其横向效应引起的误差越小。越长的应变片，其横向效应引起的误差越小。应变片粘贴在被测试件上，当温度恒定时，其加应变片粘贴在被测试件上，当温度恒定时，其加载特性与卸载特性不重合，即为载特性与卸载特性不重合，即为。1机械应变R卸载加载指示应变i 机械滞后值还与应变片所承受的应变量有机械滞后值还与应变片所承受的应变量有关，加载时

12、的机械应变愈大，卸载时的滞后也关，加载时的机械应变愈大，卸载时的滞后也愈大。所以，通常在实验之前应将试件预先加、愈大。所以，通常在实验之前应将试件预先加、卸载若干次，以减少因机械滞后所产生的实验卸载若干次，以减少因机械滞后所产生的实验误差。误差。 产生原因产生原因：应变片在承受机械应变后的残余变：应变片在承受机械应变后的残余变形，使敏感栅电阻发生少量不可逆变化；在制形，使敏感栅电阻发生少量不可逆变化；在制造或粘贴应变片时，敏感栅受到的不适当的变造或粘贴应变片时，敏感栅受到的不适当的变形或粘结剂固化不充分等。形或粘结剂固化不充分等。 对于粘贴好的应变片，当温度恒定时，不承对于粘贴好的应变片，当温

13、度恒定时，不承受应变时，其电阻值随时间增加而变化的特性，受应变时，其电阻值随时间增加而变化的特性，称为应变片的称为应变片的。产生的原因：产生的原因：敏感栅通电后的温度效应；应变敏感栅通电后的温度效应；应变片的内应力逐渐变化；粘结剂固化不充分等。片的内应力逐渐变化；粘结剂固化不充分等。 如果在一定温度下，使应变片承受恒定的机械如果在一定温度下，使应变片承受恒定的机械应变，其电阻值随时间增加而变化的特性称为应变，其电阻值随时间增加而变化的特性称为。一般蠕变的方向与原应变量的方向相反。一般蠕变的方向与原应变量的方向相反。由于胶层之间发生由于胶层之间发生“滑动滑动”，使，使力传到敏感栅的应变量逐渐减少

14、。力传到敏感栅的应变量逐渐减少。 用作测量应变的金属应变片，希望其阻值用作测量应变的金属应变片，希望其阻值仅随应变变化，而不受其它因素的影响。实际仅随应变变化，而不受其它因素的影响。实际上应变片的阻值受环境温度上应变片的阻值受环境温度( (包括被测试件的温包括被测试件的温度度) )影响很大。由于环境温度变化引起的电阻变影响很大。由于环境温度变化引起的电阻变化与试件应变所造成的电阻变化几乎有相同的化与试件应变所造成的电阻变化几乎有相同的数量级，从而产生很大的测量误差，称为应变数量级，从而产生很大的测量误差，称为应变片的片的，又称，又称。 因环境温度改变而引起电阻变化的两个主要因素：应变片的电阻丝

15、应变片的电阻丝( (敏感栅敏感栅) )具有一定温度系数；具有一定温度系数；电阻丝材料与测试材料的线膨胀系数不同。电阻丝材料与测试材料的线膨胀系数不同。 1tRRt 由于敏感栅材料和被测构件材料两者线膨胀由于敏感栅材料和被测构件材料两者线膨胀系数不同，当系数不同，当t t 存在时，引起应变片的附加存在时，引起应变片的附加应变，应变，相应的电阻相对变化为相应的电阻相对变化为:K应变片灵敏系数应变片灵敏系数; ; e试件试件材料线膨胀系数；材料线膨胀系数；g敏感栅敏感栅材料线膨胀系数。材料线膨胀系数。）（182.6 2 tKRRge温度变化温度变化t形成的总电阻相对变化：形成的总电阻相对变化： 21

16、tKtRRRRRRgett ttKKRRgettt相应的虚假应变为相应的虚假应变为:可见，应变片热输出的大小不仅与应变计敏感可见，应变片热输出的大小不仅与应变计敏感栅材料的性能栅材料的性能(t,g)有关，而且与被测试件材料有关，而且与被测试件材料的线膨胀系数的线膨胀系数(e)有关。有关。 在一定温度下，应变片的指示应变对测试值的在一定温度下，应变片的指示应变对测试值的真实应变的相对误真实应变的相对误差不超过规定范围差不超过规定范围（一般为（一般为10%10%）时的）时的最大真实应变值。最大真实应变值。真实应变是由于工真实应变是由于工作温度变化或承受作温度变化或承受机械载荷，在被测机械载荷，在被

17、测试件内产生应力时试件内产生应力时所引起的表面应变。所引起的表面应变。j真实应变g指示应变i100%190% 当被测应变值随时间变化的频率很高时，当被测应变值随时间变化的频率很高时，需考虑应变片的动态特性。因应变片基底和粘需考虑应变片的动态特性。因应变片基底和粘贴胶层很薄，构件的应变波传到应变片的时间贴胶层很薄，构件的应变波传到应变片的时间很短很短( (估计约估计约0.2s)0.2s)，故只需考虑应变沿应变，故只需考虑应变沿应变片轴向传播时的动态响应。片轴向传播时的动态响应。01lxtx 设一频率为设一频率为 f 的正弦应变波在构件中以的正弦应变波在构件中以速度速度 v 沿应变片栅长方向传播，

18、在某一瞬时沿应变片栅长方向传播，在某一瞬时 t，应变量沿构件分布如图所示。应变量沿构件分布如图所示。 2sinsin00 xtxtzx2sin0应变片中点的应变为应变片中点的应变为应变片测得的应变为栅长 l 范围内的平均应变m，而不是xt点的应变，其数值等于 l 范围内应变波曲线下的面积除以 l。llxxdxltxxpltltsin2sin2sin10022平均应变平均应变m m与中点应变与中点应变t t相对误差相对误差为：为： 1- sin1llzpzzp）（966 )(612l令令 ln由下页表可知，由下页表可知，n=20n=20时误差很小，而时误差很小，而所以所以 fv）（996 20m

19、axlvf因此，相对误差因此，相对误差的大小只决定于的大小只决定于l/ /的比值，的比值，下表给出了下表给出了l/ /为为1/101/10和和1/201/20时时的数值：的数值：可见，应变片栅长与正弦应变波的波长之比可见，应变片栅长与正弦应变波的波长之比愈小，相对误差愈小，相对误差愈小。愈小。误差误差的计算结果的计算结果 l/ 若已知应变波在某材料内传播速度若已知应变波在某材料内传播速度，由可，由可计算出栅长为计算出栅长为L的应变片粘贴在某种材料上的可的应变片粘贴在某种材料上的可测动态应变最高频率。测动态应变最高频率。例 应变片长度为10mm，应变波在钢材中的传播速度为5000m/s，求其最高

20、可测频率。（25k）2.2.3 2.2.3 温度误差及其补偿温度误差及其补偿温度变化温度变化t形成的总电阻相对变化：形成的总电阻相对变化： 21tKtRRRRRRgett 相应的虚假应变为相应的虚假应变为:ttKKRRgettt由由(6.2-19)(6.2-19)式知，若使应变片在温度变化式知，若使应变片在温度变化t时时的热输出值为零，必须使的热输出值为零，必须使0getK egtK 单丝自补偿应变片的优点是结构简单，制单丝自补偿应变片的优点是结构简单，制造和使用都比较方便，但它必须在具有一定线造和使用都比较方便，但它必须在具有一定线膨胀系数材料的试件上使用，否则不能达到温膨胀系数材料的试件上

21、使用，否则不能达到温度自补偿的目的。度自补偿的目的。(Ra) t= (Rb) t焊点焊点RaRb这种应变片的自补偿条件要求粘贴在某种试件这种应变片的自补偿条件要求粘贴在某种试件上的两段敏感栅，随温度变化而产生的电阻增上的两段敏感栅，随温度变化而产生的电阻增量大小相等，符号相反，即：量大小相等，符号相反，即： 测量应变时，使用两个应变片，一片贴在被测量应变时，使用两个应变片，一片贴在被测试件的表面测试件的表面, ,称为工作应变片称为工作应变片R1 。另一片贴在。另一片贴在与被测试件材料相同的补偿块上，称为补偿应变与被测试件材料相同的补偿块上，称为补偿应变片片R2。在工作过程中补偿块不承受应变，仅

22、随温。在工作过程中补偿块不承受应变，仅随温度发生变形。度发生变形。R1R2补偿块补偿块试件试件把把R1与与R2接入电桥相邻臂上，接入电桥相邻臂上，当被测试件不承受应变时，当被测试件不承受应变时，R1和和R2处于同一温度场，处于同一温度场，调整电桥参数，可使电桥调整电桥参数，可使电桥输出电压为零，即：输出电压为零，即： 4332110RRRRRREU 选择选择R1=R2=R及及R3=R4=r。 当温度升高或降低当温度升高或降低t 时，若时，若R1t=R2t，即，即两个应变片的热输出相等，则电桥的输出电压两个应变片的热输出相等，则电桥的输出电压为：为：02121213224110ttttttttR

23、RArRrRrRrRrArRRrRRARRRRRRAU 若被测试件受应变作用时，工作片若被测试件受应变作用时，工作片R1感受感受应变，阻值变化应变，阻值变化R1 ；补偿片；补偿片R2不承受应变，不承受应变，阻值不变。此时电桥输出电压为阻值不变。此时电桥输出电压为ArRKRAr RRRRRRRAUtt132241110 由上式可知，电桥输出电压由上式可知，电桥输出电压U0只与应变只与应变有有关，与温度无关。关，与温度无关。电桥补偿法要达到全补偿，需满足下列三个电桥补偿法要达到全补偿，需满足下列三个条件：条件： R1和和R2须属于同一批号的，即它们的须属于同一批号的，即它们的电阻温度系数电阻温度系

24、数、线膨胀系数、线膨胀系数、应变灵敏系、应变灵敏系数数K都相同，两片的初始电阻值也要求相同；都相同，两片的初始电阻值也要求相同； 用于粘贴补偿片的构件和粘贴工作片用于粘贴补偿片的构件和粘贴工作片的试件二者材料必须相同，即要求两者线膨胀的试件二者材料必须相同，即要求两者线膨胀系数相等；系数相等； 两应变片处于同一温度环境中。两应变片处于同一温度环境中。 此方法简单易行，能在较大温度范围内进此方法简单易行，能在较大温度范围内进行补偿。缺点是条件不易满足，尤其是条件。行补偿。缺点是条件不易满足，尤其是条件。在某些测试条件下，温度场梯度较大，在某些测试条件下，温度场梯度较大，R1和和R2很难处于相同温

25、度点。很难处于相同温度点。 根据被测试件承受应变的情况，可以不另加根据被测试件承受应变的情况，可以不另加专门的补偿块，而是将补偿片贴在被测试件上，专门的补偿块，而是将补偿片贴在被测试件上，这样既能起到温度补偿作用，又能提高输出的灵这样既能起到温度补偿作用，又能提高输出的灵敏度。敏度。 梁受弯曲应变时，应变片梁受弯曲应变时，应变片R1和和R2的变形方向相反，上面的变形方向相反，上面受拉，下面受压，应变绝对值相等，符号相反，将它们受拉，下面受压，应变绝对值相等，符号相反，将它们接入电桥的相邻臂后，可使输出电压增加一倍。当温度接入电桥的相邻臂后，可使输出电压增加一倍。当温度变化时，应变片变化时，应变

26、片R1和和R2阻值变化的符号相同，大小相等，阻值变化的符号相同，大小相等，电桥不产生输出，达到了补偿的目的。电桥不产生输出，达到了补偿的目的。 构件受单向应力时，将工作应变片构件受单向应力时，将工作应变片R2的轴线顺着应的轴线顺着应变方向，补偿应变片变方向，补偿应变片R1的轴线和应变方向垂直，的轴线和应变方向垂直，R1和和R2接入电桥相邻臂，其输出为接入电桥相邻臂，其输出为1210KRARU构件受弯构件受弯曲应力曲应力热敏电阻热敏电阻Rt与应变片处在相同的温度下，当应与应变片处在相同的温度下，当应变片的灵敏度随温度变化而下降时，热敏电阻变片的灵敏度随温度变化而下降时，热敏电阻Rt的阻值下降，使

27、电桥的阻值下降，使电桥的输入电压增加，从而的输入电压增加，从而提高了电桥的输出电压。提高了电桥的输出电压。选择分流电阻选择分流电阻R的值，的值，可以使应变片灵敏度下可以使应变片灵敏度下降对电桥输出的影响得到很好的补偿。降对电桥输出的影响得到很好的补偿。（4）热敏电阻补偿法）热敏电阻补偿法）（1056 4332110RRRRRREU0ERRRRRRRRRRERRRRRRRRRRRRRRRRRRERRRRRRRREU)1)(1 ()()()(3412113411 43211414321143241433211110 U101120RRnnEU 12110nnERRUkV0)1 (1042nnnkV

28、 21114111110RRRREU 41110RREU 41ESV（1 1）非线性误差）非线性误差 实际的非线性特性曲线与理想的线性特实际的非线性特性曲线与理想的线性特性曲线的偏差称为性曲线的偏差称为； 绝对非线性误差与理想的线性特性曲线绝对非线性误差与理想的线性特性曲线的比称为的比称为，用，用r 表示。表示。 11121112121211341211343412111134000002111111111)1)(1 ()()1 ()()(1)(1RRRRRRRRRRRRRRRRRRERRRRRRRRRRERRRRUUUUUr 4332211110RRRRRRRRREU 21110RREU43

29、2121RRRRRR，110RREU 43213241433211ZZZZZZZZZZZZZZUUSRSC ZZ 43213241ZZZZZZ或， 4111ZZUUSRSC 2111ZZUUSRSC 11ZZUUSRSC由于引线产生的分布电容的容抗由于引线产生的分布电容的容抗( (引线电引线电感忽略感忽略) )、供电电源的频率及被测应变片的性、供电电源的频率及被测应变片的性能差异，交流电桥的初始平衡条件和输出特性能差异，交流电桥的初始平衡条件和输出特性都将受到严重影响，因此必须对电桥预调平衡。都将受到严重影响，因此必须对电桥预调平衡。2.3 2.3 固态压阻元件固态压阻元件压阻式传感器的工作原

30、理是基于半导体材料的压阻式传感器的工作原理是基于半导体材料的压阻效应压阻效应：当半导体（单晶硅）材料某一轴向：当半导体（单晶硅）材料某一轴向受外力作用时，其电阻率会发生变化。（半导受外力作用时，其电阻率会发生变化。（半导体应变片的工作原理。）体应变片的工作原理。） 21dRdR21RdRxllE对半导体材料对半导体材料对金属材料对金属材料电阻相对变化量电阻相对变化量半导体电阻的相对变化近似等于电阻率的相对半导体电阻的相对变化近似等于电阻率的相对变化，而电阻率的相对变化与应力成正比，二变化，而电阻率的相对变化与应力成正比，二者的比例系数定义为者的比例系数定义为压阻系数压阻系数。 /xlE压阻系数

31、为压阻系数为: 用集成电路工艺技术，在硅片上制造出四个等值的薄膜电阻，组成电桥。当不受力时，电桥无电压输出；受力时，电桥失去平衡，输出与应力成正比的电压。1 1N-SiN-Si膜片膜片 2 2P-SiP-Si导电层导电层 3 3粘贴剂粘贴剂 4 4硅底座硅底座 5 5引压管引压管 6 6Si Si 保护膜保护膜 7 7引线引线 固态压阻器件固态压阻器件 利用固体扩散技术，将利用固体扩散技术，将P型杂质扩散到一片型杂质扩散到一片N型硅底层上，形成一层极薄的导电型硅底层上，形成一层极薄的导电P型层，再型层，再装上引线接点。若在圆形硅膜片上扩散出四个装上引线接点。若在圆形硅膜片上扩散出四个P型电阻，

32、构成惠斯登电桥的四个臂，这样的敏型电阻，构成惠斯登电桥的四个臂，这样的敏感器件通常称为固态压阻器件。感器件通常称为固态压阻器件。(a)(a)实心圆柱实心圆柱(b)(b)空心圆柱空心圆柱轴向布置一个或几个轴向布置一个或几个应变片，在圆周方向应变片，在圆周方向布置同样数目的应变布置同样数目的应变片，后者取符号相反片，后者取符号相反的应变，以构成差动的应变，以构成差动对。由于应变片沿圆对。由于应变片沿圆周方向分布，所以周方向分布，所以非非轴向轴向载荷分量被补偿。载荷分量被补偿。由材料力学知识，在弹性限度内由材料力学知识，在弹性限度内: ESFll杨氏模量杨氏模量面积面积三式联立解得三式联立解得: E

33、SF ESFkkRRESkkZ FkRRz弹性元件上应变片的粘贴和电桥连接，应弹性元件上应变片的粘贴和电桥连接，应尽可能消除偏心和弯矩的影响，一般将应变片尽可能消除偏心和弯矩的影响，一般将应变片对称地贴在应力均匀的圆柱表面中部，构成差对称地贴在应力均匀的圆柱表面中部，构成差动对动对,且处于对臂位置，以减小弯矩的影响且处于对臂位置，以减小弯矩的影响 。横。横向粘贴的应变片具有温度补偿作用。向粘贴的应变片具有温度补偿作用。 U0R1R3R5R7R6R8R2R4R6R7R8R2R3R4R5R1例例2 2 梁式力传感器梁式力传感器 (1) (1) 等强度梁等强度梁一端固定，一端自由，厚一端固定，一端自

34、由，厚度为度为h, ,长度长度l，固定端宽，固定端宽度度为为b b0 0, ,力力F 作用在三角作用在三角形顶点。形顶点。其表面应变为其表面应变为 ： 620EhbFlE4 4只应变片只应变片此位置上下两侧分别粘有此位置上下两侧分别粘有4 4只应只应变片，变片，R1、R4同侧；同侧；R3 、R2同同侧，这两侧的应变方向刚好相侧，这两侧的应变方向刚好相反，且大小相等，可构成全差反，且大小相等，可构成全差动电桥。动电桥。RRlKEhbFEhbFlKKRRSSS662020EURR0由于是全差动电桥，应有：由于是全差动电桥，应有：EUlKhEbFS0206所以：所以：供桥电压供桥电压输出电压输出电压(2) 等截面梁等截面梁4 4只应变片只应变片 4 62EbhFl一端固定，一端自由，一端固定，一端自由，厚度为厚度为h, ,宽度宽度为为b b, ,悬臂悬臂外端到外端到应变片中心的距应变片中心的距离离l。其应变为其应变为(全桥全桥p93) ：4 4只应变片只应变片(3) 固定梁固定梁 32EbhFl 悬臂梁是一端固定、一端自由的弹性敏感元悬臂梁是一端固定、一端自由的弹性敏感元件。它的特点是灵敏度比较高。所以多用于较件。它的特点是灵敏度比较高。所以多用于较小力的测量。例如，民用电子称中就多采用悬小力的测量。例如，民用电子称中就多采用悬臂梁。当力臂梁。当力F F