传感器原理与应用-3-力学传感器-1-金属应变式-1-物理原理资料.ppt

1、传感器原理和应用，第三章动态传感器，基本要求：掌握金属变形传感器、压力电阻传感器和压电传感器的结构对电阻应变的测量和电路分析，了解惠斯顿桥电路的结构形式和特点。理解力学传感器的应用。动态传感器，主要用于力、压力、位移、变形、速度、加速度、温度、湿度等。构成传感器的敏感组件的材料包括金属变形型传感器压力传感器、电阻式传感器、动态传感器、机械变形、电阻的相对变化R/R、k、力、上游、应变、材料力学研究类别、传感器原理和应用力学传感器，3.1金属应变计，Part.1原理，1。金属应变型传感器，物理原理金属应变型传感器根据电阻应变效应的原理，将测量的物体变形转化为电阻的变化。1856年，W. Thom

2、son发现，导体或半导体材料对外力产生机械变形，电阻也相应改变。这称为电阻变形效果。了解如何获得应变率和阻力的相对变化量之间的关系？1.1电阻变形效果、长度L、截面S、电阻率金属或半导体导线、电阻在导体或半导体改变时，电阻值的相对变化量R的变化。电阻线可以是圆形截面，半径R，是，材料力学。在弹性范围内，铁丝拉时，沿轴向延伸，沿径向缩短。定义泊松系数以表示金属受力时的轴向变形和径向变形关系。也就是说，比重点，下课后自己理解和带来。压力阻力、半导体值(4080)x10-11m2/N E:杨氏模量、值1.87x1011N/m2、应变板的敏感性系数：比重、课后自我理解、轴向变形、导线半导体应变板的灵敏

3、度是金属度对于金属，e很小，但可以忽略。泊松系数=0.250.5之间，钢=0.285。因此，在K0=1.52半导体中，E远远大于(1 2)，通常为E=50200。因此，(1 2)可以忽略。比重点，课后自我理解，1.2应变结构原理，电阻应变传感器的核心组件也称为电阻应变计、应变计或应变计。应变计是将机械组件的变形变化转换为电阻变化的检测组件。1)基板：绝缘材料2)网状敏感门：高阻线，金属箔3)粘合剂：化学试剂4)盖板：保护层5)引线：金属线，应变板的主要结构，常用敏感门材料的主要性能，比重点，放学后自理解隔膜压力，1.3应变计的主要特性，应变计的灵敏度系数，金属电阻器的电阻相对变化和它感受到的应

4、变之间存在线性关系。(灵敏度系数k0)钢丝制成应变计后，电阻特性将与单根钢丝不同，因此必须再次使用实验进行测量。实验方法，实验按照规定的统一标准进行。一维力(单向张力或压力)试样的材料泊松系数为0.285的钢在应变计粘贴到试样后不能去除，因此每个产品只能提取一定百分比(通常为5%)进行测量。平均值称为该产品的灵敏度系数或“公称灵敏度系数”。产品变异的灵敏度系数K项小于电阻器的灵敏度系数k0。如果实际应用条件和校正条件不同，使用时误差大，需要修改。侧效果、敏感栅格由多条直线和圆弧部分组成。将直线电阻线缠绕到敏感晶格后，如果长度相同，但应变状态不同，敏感性系数就会降低。这种现象称为横向效果。敏感栅

5、格越窄，基础越长，应变板越长，侧向效应引起的误差越小。比重、课后自我理解、侧敏感度、侧效果的大小通常用水平灵敏度的百分比表示。kx是垂直(轴)的灵敏度系数，表示水平变形y=0时单位垂直变形引起的阻力的相对变化。Ky是水平方向的敏感系数，表示垂直变形x=0时单位水平变形引起的阻力的相对变化。侧面灵敏度与材料的泊松系数有关。非重点，课后可以自我理解，减少横向效果，减少横向效果，可以使用正交线栅格应变计或箔条应变计。在测量大断面、大断面、比重、课后自我理解、变异的动态特性、阻力变异高变化频率的动态变形时，必须考虑动态响应特性。在动态测量中，变形以与声波相同的速度传播的变形波的形式传播到材料。应力波从

6、试件传送到胶层，通过基板传送到敏感晶格需要时间(通常可以忽略)。沿应变计长度通过敏感浇口需要更长的时间(必须考虑)。比重点，下课后自我理解，敏感栅电阻的变化是对一瞬间所用应力平均值的反应。应变的变化沿诗篇的轴方向(沿栅格轴)传播，存在：替代应变表达式：应变变化沿诗篇的轴(沿栅格轴)变形：应变变化是：变形沿诗篇的轴方向(沿栅格轴)传播的，比重，下课后自己理解，在长度L内测量平均变形的最大p，得到最大值的积分段：平均变形的最大p:x1，x2。X1，平均变形的最大p:获得最大值的积分段：比重点，课后自己理解，变形幅度的相对误差，变形幅度的相对误差：测量误差E和变形波长与基准长度的相对比率/l相关。比

7、重点，课后自我理解，阶段变形波是敏感的门，可测量的频率：比重点，课后自我理解，其他特性参数，线性度：诗篇变形和阻力的相对变化R/R，理论上表示线性关系。事实上，在大变形中出现非线性关系。应变计的非线性通常必须在0.05%或1%以内。应变极限试件上粘贴的应变计可以测量的最大应变值称为应变极限。如果实际应变值的应变值的相对误差大于10%，则认为处于破碎状态时，实际应变值将用作批量应变的应变极限。比重，下课后自己理解，机械延迟在温度一定的条件下粘贴在诗篇上，加载和卸载，对相同的机械应变，比应变板卸载时的指令应变更高。这称为应变板的机械延迟。最大差异是应变计的机械延迟值。比重，下课后自己理解，零点漂移

8、和蠕变贴在诗篇的带子上的应变，温度恒定，承受不了机械变形时，其阻力值是随时间变化的特性，即应变计的零点漂移。在允许在一定温度下承受一定的机械变形的情况下，电阻随时间变化的特性称为应变的蠕变。一般蠕变的方向与原应变变化的方向相反。这两个指标都用于测量变压器特性的时间稳定性，在长时间测量中，其意义更加明显。蠕变已包含零漂移。因为零漂是不承受载荷条件的蠕变。应变计在制造过程中发生的内部应力、导线、粘合剂、底座等变化是引起应变零点漂移和蠕变的因素。比重点，课后自我理解，疲劳寿命对于已安装的应变板，可以在一定宽度的应变力作用下继续工作，而不会造成疲劳损伤的周期数N称为应变板的疲劳寿命。发生以下三种情况之

9、一时，被视为疲劳损坏：应变计的敏感浇口或簧片坏了。应变计输出表示变形的振幅变化10。应变计输出信号波形中出现峰值峰值。疲劳寿命反映了应变对动态应变测量的适应性。比重，课后自我理解，最大工作电流是在不影响工作的情况下通过变异允许的最大电流值。工作电流大，变送器输出信号大，灵敏度高。但是，过度的工作电流会使应变计本身过热，从而导致灵敏度系数变化、零漂移、蠕变增加，甚至应变计燃烧。一般来说，电流值在静态测量中允许约25mA，动态时可能更高，箔条变异可能更大。比重，下课后自己理解。绝缘电阻绝缘电阻是应变的引线和测试的零件之间的电阻值。通常需要50M100M或更高。绝缘电阻太低，应变板和试件的漏电会导致测量误差。比重，下课后自己理