第二章电阻应变式传感器

1、2.1电阻应变传感器2.2电阻应变传感器工作原理2.3电阻应变计2.4测量电路2.5电阻应变传感器的应用，第二章应变传感器，2.1电阻应变传感器1，电阻传感器将测试的非功率量转换为电阻的变化量的传感元件。第二，应变传感器根据应变效果测量物体受力变形拉伸的一种检测装置。第三，电阻应变传感器1，定义：通过应变计测量的物理量转换为电阻变化的装置。2、特点：结构简单，使用方便，动态响应速度快，测试范围大，性能稳定。3、组成：弹性元件、电阻应变计、外壳等。4，适用范围：可用于测量力、压力、加速度等机械量，广泛应用于航空航天、机械、化学、化学、建筑、纤维等领域。2.2电阻应变传感器工作原理1，基本原理“电

2、阻应变效应”:导体电阻随机械变形而变化的现象。第二，工作原理外力作用产生弹性体的弹性变形，粘贴到表面的电阻拉伸也变形，电阻值通过测量电路将电阻变化转换为电信号。第三，力与电信号的转换关系(金属应变计分析)设定了长度l、横截面半径r、横截面积a、电阻率等圆柱形导线。电阻线的原始电阻值：应用张力f，电阻线变形。将长度变化量设置为d l，将横截面积变化量设置为d A，将电阻率变化量设置为d。阻力值的相对变化量：样式：dl/l-长度的相对变化量。可以用应变表示。da/a-截面相对变化量。半径为r。其中dr/r是电阻线的横向变形(半径相对变形)。Dl/l是电阻线的纵向变形(轴向相对变形)。满足长度的相对

3、变化量和截面面积的相对变化量之间的相关性：表示式：负号表示两个变化量的变化方向相反；表示电阻线材料的泊松比(即泊松比)。dro/ro表示电阻丝沿电阻线轴方向接收的正应力值相关的相对变化。关系：表示压阻系数。表示电阻线的应变力。e表示电阻线材料的弹性系数。介绍：，表达式，(1 2)是由电阻线的几何尺寸变化引起的。相同的电阻材料，(1 2)是常数。 E 是由应变变化引起的电阻线的电阻率引起的。对于金属电阻导线，值较小，可以忽略。，如果将金属材料的应变系数(1 2)设置为值，则测量应变计的电阻变化量就可以得到应变。此外，=E，如果弹性元件的弹性系数e已知，则可以计算工作应变的大小。也就是说，通过阻力

4、的变化，可以得到外力的大小。4，共同弹性元件的和f关系1。圆柱弹性元件包括圆柱、圆柱、方柱等形式。测量应变计时，为了感受零件的变形，通常将其成对粘贴到挠性元件曲面中。应变电阻R1，R4中应变电阻R2，R3中2。悬臂弹性元素的变形公式为：其中b是悬臂宽度，h是悬臂厚度，l是外侧端距离拉伸中心长度(mm)。3 .两端固定基于梁的弹性零部件。其中l是两端的固定长度，b是固定梁的宽度，h是固定梁的厚度，单位为(mm)。第五，灵敏度金属电阻应变计的应变系数灵敏度k .在电阻线的拉伸极限处，k是常数。受金属材质和电阻线外观的影响。常用的灵敏度大小介于1.7和3.6之间。2.3电阻应变计1，定义将测试零件的

5、应变变化转换为电阻变化的敏感组件。第二，分类，第三，应变计结构1，钢丝应变计主要由敏感栅、基板、罩、引线组成。其原理图：2，金属箔应变计使用浇口金属箔代替浇口导线。其结构图见书P44。可以分为单导线栅格、双导线栅格、三导线栅格、多导线栅格等。普通箔厚度约为1m10m。光刻腐蚀技术适用于批量生产。正确的大小，良好的热，良好的粘贴，良好的传输诗篇变形性能，现在使用更多。第四，金属电阻应变计的特性参数1，灵敏度s和横向效应横向效应影响栅电阻线的电阻变化。2、绝缘电阻粘贴应变计的引线和测量对象之间的电阻值Rm。(50 100m或更大)，3，最大工作电流(也称为允许工作电流)允许不影响工作特性的最大电流

6、Imax(通过已安装的应变计)。一般静态测量允许的工作电流约为25毫安，动态测量可能更高。箔条应变计大于钢丝应变计允许的工作电流。4、初始电阻应变计粘贴前在室温下测量的静态电阻值。通常有60、120、200、600、1000等。5、金属电阻应变计温度误差和补偿方法1、电阻应变计温度误差场环境温度变化的测量，导致测量中的附加误差。2、原因(1)敏感栅温度系数；(2)试样不同于敏感栅材料的热膨胀系数。3、补偿方法有线路补偿、应变计自身补偿两种。(1)线路补偿方法通常是桥梁补偿方法。(2)应变计的自补偿方法根据所测试零件的线膨胀系数，选择合适的敏感浇口材料，以使温度引起的波动量相互抵消。VI，粘贴应

7、变计用特殊粘合剂粘贴应变计。常用粘结剂类型：硝化纤维素、聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂等。短期测量也可以使用502胶。合适的粘结剂和正确的粘结工艺提高了应变计的测量精度。找到2.4测量电路1，直流电桥，输出电压Uo。输出电压为：如果桥接回路处于平衡状态，R1R4=R2R3，则输出电压Uo为0。通过更改电阻值，可以更改输出电压。电压变化可以反映电阻变化。1、设置单臂桥、阻力应变计、外力、阻力变化量 R1。此时，回路输出电压导出为：如果设置了n=R2/R1和 R1，R1 R1=r2r3，则此类型简化如下：单臂桥式电路，确定供电电压，设置n=1时桥式电压灵敏度最高。2，半桥差分电路，输出电压：半桥差分

8、电路， R1= R2，R1=R2，R3=R4，例如，没有非线性故障，桥电压灵敏度是单臂桥电压灵敏度的2倍。2，全桥差分电路， R1= R2= R3= R4和R1=R2=R3=R4表示没有非线性误差，电压灵敏度是单臂的4倍。第二，交流电桥添加更多放大器，因为应变电桥电路输出信号弱。直流放大器容易发生零点漂移，因此使用了很多交流放大器来放大。交流桥电路的工作方式类似于直流桥电路。例如：半桥差分交流桥配置：两个桥臂表示复合阻抗特性。Z1=z10 z，z2=z20- z和Z10=Z20=Z0，电路输出为：2.5电阻应变传感器应用1，应用方法(1)将供应商附着在正在测量的组件上，直接用于测量组件的应变力

9、。常用于研究或验证某些元件(例如机器、桥梁、建筑物等)工作状态下的力。(2)在应变部件上粘贴应变计，以配置应变传感器以及应变元素。常用于测量力、位移、压力、加速度等物理参数。2，注意事项1)电阻应变计必须贴在试样或弹性元件上才能工作；2)电阻应变计在零部件或弹性零部件的特定位置上测量为变形，而不是应力或位移。3)应变计上限测量应受到限制。(典型的上限测量频率应小于桥激励电源频率的1/5至1/10。)4)采取适当的温度补偿措施。3，应用实例可根据应变传感器的用途分为应变力传感器、应变压力传感器、应变加速度传感器。(1)应变力传感器主要用于测量载荷和力，广泛用于电子自动天平。需要高灵敏度和稳定性，

10、不受外界影响。示例：检测线张力。(2)应变压力传感器应变压力传感器由电阻应变计、弹性元件外壳和补偿电阻组成。通常用于测量较大的压力。广泛用于测量管道内部压力、内燃机气体的压力、差压和喷射压力、发动机和导弹试验中的脉动压力、各领域的流体压力等。使用大量隔膜或圆柱弹性原件。a .鼓压力传感器盒式压力传感器的弹性元件在一端有孔，另一端有连接到被测量系统的法兰，如下图所示。如果应变管内部与测试的压力相连接，则圆柱部分圆周变形为，成型，p为测试的压力，d为圆柱外径，d为圆柱内径。薄壁管用工作膜连接两个应变计，实心部分用温度补偿膜连接两个应变计。b .膜片压力传感器这些传感器的弹性敏感因素是固定在周围的圆

11、形金属扁平膜片，如图(a)所示。如果膜片的一侧由压力p作用，则膜片另一侧(应变计粘贴面)上的径向变形r和切向变形t是，表达式中r是平面膜片工作部分的半径，h是平面膜片厚度，e是膜片的弹性系数，是膜片的泊松系数，x是从任意点到中心点的径向距离。膜片力的应变分布和应变计粘贴图，膜片中心，即x=0，r和t都达到正最大值，即膜片边缘，即x=R，t=0，r，达到负最大值(最小值)。c .插件液体重量传感器。(3)变形加速度传感器主要用于测量物体的加速度，但不适合频率高的振动或冲击，应用频率为1060Hz。基本工作原理是物体运动的速度与作用在其上的力成正比，与物体的质量成反比。(4)柱传感器柱传感器是计量(或测力)传感器应用中广泛使用的形式。分为圆柱形和圆柱形两种。下图显示传感器的结构图和形状。其结构是以一定的方式将应变计贴在气缸或气缸上。柱传感器(a)气缸；(b)汽缸；(c)在外力f的作用下，圆柱或圆柱产生的变形通常对称地附着在均匀应力的圆柱表面的中间部分(如图(a)所示)，并且桥路：T1和T3、T2和T4分别放置在连接的相对臂内(如图(b)所示)。一方被拉，另一方受到压迫。由此产生的电阻应变计电阻将相同大小的符号反转，从而减小