第六讲应变计式传感器演示文稿

第六讲应变计式传感器演示文稿目前一页\总数十七页\编于十八点第六讲应变计式传感器目前二页\总数十七页\编于十八点2.静态特性a.线性度输入-输出静特性可表示为Y=a0+a1X+a2X2++anXn输出零位输出灵敏度非线性项常数输入例如：a0=0，且为理想线性，非线性误差用线性度el表示：el=max/YFS100max

为校准曲线与拟合直线间最大偏差则Y=a1XYFS

为传感器满量程(fullscale)输出均值YFS=Ymax-Y0maxYFSXY0校准曲线拟合直线目前三页\总数十七页\编于十八点b.滞后表示正反行程间输入-输出曲线不重合程度。表示为：ez=(max/YFS)100max为输出值在正反行程间的最大差值。0XYmaxYFS目前四页\总数十七页\编于十八点c.重复性表示传感器在输入量按同方向作全量程多次变动时，曲线的不一致程度。用下式计算：s

前系数取2时ef服从正态分布,置信概率为95%ef=[(2~3)s/YFS]100取3时ef服从正态分布,置信概率为99.7%s

为标准偏差：s=[(Yi

–Y*)2/(n-1)]1/2式中：Y*为输出均值，n为测量次数。目前五页\总数十七页\编于十八点d.灵敏度线性传感器校准线斜率就是静态灵敏度K。K=Y/X=Y/X(mV/V)非线性传感器灵敏度用

dY/dX

表示。零漂：无输入时，输出随时间偏离零值的变化量。目前六页\总数十七页\编于十八点二.传感器的基本构造与设计应变计式传感器的优点：a.

测量精度高：一般0.5%,最高0.01%b.

测量范围广：力0.01~107N,压力0.1~108Pac.

输出特性好：线性好，性能稳定，工作可靠。d.

测量环境宽：可在高低温；振动；核辐射等恶劣环境下可靠地工作。目前七页\总数十七页\编于十八点应变计式传感器由弹性元件和应变计桥路构成。弹性元件：将被测物理量转换为表面线性应变。a.各部分应力不超过弹性极限，安全系数大；b.便于贴应变计，且有足够大的应变量；c.被测量部位工作状态不易改变；d.有较高的自振频率。电阻应变计：表面应变电阻变化电压信号采用胶膜基应变计，贴后加热固化。目前八页\总数十七页\编于十八点1.力传感器a.杆（柱）式弹性元件12345678FF应力：F/A=E技术指标：非线性,重复性,滞后<0.1~0.5%FS灵敏度1~2mV/V温度零漂0.02~0.04%/C欲提高精度,温度补偿,消除弯曲影响,如何接线?并求桥臂系数。目前九页\总数十七页\编于十八点12345678FF1=F

+M+T2=4=F

+T3=F

-M+T5=6=-(F+M1)+T7=8=-(F-M1)+TABCD1,25,63,47,8仪=(F

+M

/2+T)-(-F

-

M1+T)+(F

-M/2+T)-(-F

+

M1

+T)=2(1+)F

桥臂系数：B=2(1+)

目前十页\总数十七页\编于十八点b.悬臂梁式弹性元件lR1R2Fhb6F

l/(b

h2)R1R2仪=(M

+T

)-(-M

+T

)=2M=2/E

=12Fl/(bh2E

)应力公式:F=仪b

h2E/(12l)目前十一页\总数十七页\编于十八点c.环形弹性元件R/h>5为小曲率环即薄环可测0.5~5kN的力FF0RBAM=FR(sin0/0-cos)/2MA=FR(sin0/0-cos0)/2MB=FR(sin0/0-1)/2纯环:MA=0.318FR,MB=-0.182FR

132,46,857如何接线?ABCD1,32,45,76,8仪=2A-2B=2(A-B)=2(MA-MB)/EW

=2(0.318+0.182)FR/EW=FR/EW

F=仪EW/R=bh2E

仪/6R目前十二页\总数十七页\编于十八点d.轮辐式弹性元件FCT特点：重量轻，测量精度高。各辐条上最大剪应力：max

=3(F/4)/2bh=3F/8bh思考:如何接线?ABCDT,TT,TC,CC,Cmax=E1/(1+)1=(1+)3F/8bhE仪=41=(1+)3F/2bhEF=2bhE仪/3(1+)目前十三页\总数十七页\编于十八点2.压力(压强)传感器a.膜片式压力传感器rhp,maxr,maxrr,minr=(1-2)(r2-3x2)3p8h2E径向应变周向应变=(1-2)(r2-x2)3p8h2E当x=0时,拉应变达最大值xr,max

=

,max

=(1-2)r23p8h2E当x=r时,压应变达最大值r,min

=-(1-2)r23p4h2E测压箔式应变花接线?目前十四页\总数十七页\编于十八点b.筒式压力传感器Ddp筒壁周向应变=p(2-)E(D2/d2

-1)对薄壁筒：筒壁周向应变=pd(1-0.5)2ER1R2应变片布置如图所示，如何接线？ABC12若采用全桥测量,如何布片和接线?R3R4ABCD1234目前十五页\总数十七页\编于十八点3.位移传感器FlxbhABwB=Fl3/(3EI)=4Fl3/(Ebh3)应变片应变：=/E=6Fx/(Ebh2)可得：wB=2l3/(3hx)a.夹式位移传感器位移如何布片?R1R2R3R4如何接线?ABCD1243试导出位移表达式：仪=1-2+4-3=4位移=l3

仪

/(6hx)

目前十六页\总数十七页\编于十八点b.圆环形位移传感器对薄圆环,由材料力学可得：=(-)42FR3EI=/E=MmaxEW=EWFR所以有：=(2-8)