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第四章传感器检测技术4.2应变式传感器目

录电阻应变式传感器

1金属电阻应变片的结构25电阻应变片式传感器的应用4电阻应变片的测量电路金属电阻应变片的特性3电阻应变式传感器电阻应变式传感器应变式电阻传感器是测力的主要传感器，测力范围小到肌肉纤维，大到登月火箭，精确度可到0.01-0.1%。金属电阻应变片的结构电阻应变片（简称应变片）的作用是把导体的机械应变转换成电阻应变，以便进一步电测。金属丝应变片结构图应变效应：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。金属电阻应变片的特性金属或半导体的电阻相对变化与应变之间具有线性关系。灵敏度系数被测体应变片ＦＦ实验表明，应变片的电阻相对变化与应变ε在很宽的范围内均为线性关系。金属电阻应变片的特性构件的轴向应变使敏感栅电阻发生变化，而其横向应变也使敏感栅半圆弧部分的电阻发生变化。横向效应应变片的这种既受轴向应变影响，又受横向应变影响而引起电阻变化的现象称为横向效应。金属电阻应变片的特性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，即为机械滞后。机械滞后应变片的机械滞后ΔεΔε1机械应变εR卸载加载指示应变εi产生原因：♦应变片承受机械应变后产生残余形变。♦制造粘贴时，敏感栅受到不适当形变或者粘接剂固化不充分。金属电阻应变片的特性应变片的应变极限真实应变εj指示应变εi100%90%电阻应变片的测量电路电阻应变片的作用是将构件表面的应变转变为电阻的变化。其关系式为：应变片的测量电路一般若取则电阻应变片的测量电路设电桥中四个桥臂电阻为R1、R2、R3、R4（其中任一个电阻可以是应变片）。直流电桥

电阻应变片的测量电路单臂电桥UR2R4R1+ΔR1R3U0电阻应变片的测量电路电压灵敏度，比使用单只应变片提高了一倍。半桥电路UR2-ΔR2R4R1+ΔR1R3U0半桥差动电路电阻应变片的测量电路电压敏度是单只应变片的4倍，比半桥差动提高了一倍。全桥电路全桥差动电路UR2-ΔR2R4+ΔR4R1+ΔR1U0R3-ΔR3电阻应变片的测量电路原因：温度误差♦因温度变化而引起的应变片敏感栅的电阻变化。♦因被测物体材料的线膨胀系数不同，使应变片产生附加应变。电阻应变片的测量电路桥路补偿法：温度误差的补偿♦测量应变时，使用两个应变片，一片贴在被测试件的表面,称为工作应变片R1；♦一片贴在与被测试件材料相同的补偿块上，称为补偿应变片R2。R1R2补偿块试件电阻应变片的测量电路桥路补偿法：温度误差的补偿♦梁受弯曲应变时，应变片R1和R2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，可使输出电压增加一倍。当温度变化时，两应变片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。♦构件受单向应力时，工作片R2的轴线顺着应变方向，补偿片R1的轴线和应变方向垂直。R1R2F构件受弯曲应力FFR1R2电阻应变片的测量电

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