第2章 电阻应变式传感器资料

1、第2章电阻应变式传感器ResistanceStrainGage考虑到我们买蔬菜和水果需要在电子秤上称重量，根据体重支付的话，电子秤上有什么样的传感器呢？台秤、电子天平、材料应变的测定、斜拉桥上的2.1电阻应变片的工作原理、金属的电阻应变效应、根据电线电阻所受到的机械应变的大小而变化的现象被称为金属的电阻应变效应。 电阻应变式传感器简介、工作原理：电线、箔、薄膜具有电阻值随外部应力变化的效果电阻应变效应，结构简单，可以测量使用方便的力、压力、位移、应变、加速度等物理量，实现自动化、多点及远距离测量、遥测灵敏度高，测量速度高适用于动态测量的1 .金属的电阻应变效应、电阻应变效应：电线在外力作用下机

2、械变形时电阻值会变化，电阻的灵敏度系数相对于半径为r的圆导体，S=r2，S/S=2r/r在材料力学上明显，在弹性范围内，是导体的纵向应变，其数值为总是以微应变测量的r是导线半径的相对变化或称为径向应变的电阻线材料的泊松比，一般的金属=0.30.5。 金属电阻的灵敏度系数、材料的几何尺寸变化引起的材料的电阻率的变形(压电电阻效应)，金属材料： k0以前为主，k01 2=1.73.6半导体： k0值主要由电阻率的相对变化决定：与压电电阻系数、材质有关的应力值e是材料的弹性模量， 2.2.1应变片的基本结构，2.2电阻应变片的结构，种类和材料，网状敏感网格高电阻线，金属箔基板绝缘材料复盖片保护层，材

3、料类别：金属式：线式、箔式、薄膜型半导体式：体型、薄膜型、扩散型、外延型、PN结型分别结构：单片、达低温、高压、磁场、水中、2.2.2应变片的种类、1 .线式应变片直径0.0120，把直线电阻线缠绕在敏感网格后，长度相同但变形不同，圆弧部分降低灵敏度系数k的现象被称为横向效应。 横向效应，3 .金属薄膜式应变片用真空蒸镀或真空蒸镀等方法在基板上形成厚度为0.1m以下的金属电阻薄膜敏感栅极。 优点：灵敏度系数高，容易实现工业批量生产，可在低温测量环境中运用的缺点：难以掌握电阻、温度和时间变化的关系。 2、金属箔式应变片的厚度为0.0010.01mm的金属箔； 各种金属应变片、电阻应变片对材料的要

4、求：应变灵敏度系数大，在测定的应变范围内保持常数的电阻率高且稳定，容易制造小网格长度的应变片的电阻温度系数小，抗氧化能力高， 耐腐蚀性能力强，在工作温度范围内可以保持充分的拉伸强度，加工性良好，容易拉丝，容易轧制成箔片，向引线材料的热电势小。 常用材料有康铜、镍铬合金、铁铬铝合金、铁镍铬合金、铂、铂钨合金等。 应变极限应变片的线性特性(灵敏度系数为常数)只能在一定的应变极限范围内保持。 样品输入的实际应变超过某个限制值时，应变片的输出特性为非线性。 恒温条件下非线性误差为10%时的真应变值称为应变极限，用ej表示。 2.3应变片的主要参数、应变片的电阻值(R0 )应变片不作用于外力时，室温条件

5、下测得的电阻值(原始电阻值)标准化。 主要有60、120、350、600、1000等各种标准。 绝缘电阻传感器栅极和基板间的电阻值一般必须在1010以上。 容许电流是指测量精度不受电流产生的热影响的、应变片能够通过的最大电流。 静态测量时，允许电流一般为25mA动态测量时，允许电流最多为75100mA。2.4应用应变仪，2.4.1应变仪的选择，应变仪的种类的选择，2 .电阻值的选择，3 .尺寸的选择，1 .去污：用手持砂轮工具去除构件表面的油污、油漆、锈等，用细纱布交替擦拭细纹，增加粘贴力使用、2.4.2应变片、2 .补丁：在应变片的表面和经处理的粘贴表面涂上均匀的粘贴膏，用镊子抬起应变片，调

6、整位置，盖上塑料膜，用手指揉、滚，排出下面的气泡3 .测量：从分离的端子，预先用万用表测量应变片的电阻，发现端子折断和损坏的应变片。 4 .焊接：用烙铁焊接导线和端子，注意不要把端子撕碎。 固定：焊接后用胶带固定导线和被测量者，防止导线和应变片的破损。2.5转换电路、应变片必须将应变变化转换为电阻的相对变化R/R，将电阻的变化转换为电压或电流的变化，才能用电表测量。 电阻应变片的测量线多采用直流桥和交流桥两种桥电路。 2.5.1恒流源桥、2.5.2恒流源桥如图所示。 电源Ui是恒定电压源，其内阻为零。 根据电路学中的基尔霍夫定律，电路方程式：式中的R0是负载电阻，所以其输出电压U0为：用联立求上述方程式，求出电流计中流动的电流Io为：R1R4=R2R3时，I0=0，U0=0，即桥只要桥的负载电阻R0无限