傳感器與檢測技術(shù)的理論基礎(chǔ)3.ppt

1、3.1工作原理 3.2應(yīng)變片的種類、材料及粘貼 3.3電阻應(yīng)變片特性 3.4電阻應(yīng)變片的測量電路 3.5應(yīng)變式傳感器應(yīng)用,主要內(nèi)容,應(yīng)變式傳感器是電阻式傳感器的一種，電阻式傳感器主要是使用傳感器阻值的變化來檢測被測量。常見的有電位器式電阻傳感器、應(yīng)變片式電阻傳感器、熱電阻式傳感器、固態(tài)壓阻式傳感器、半導(dǎo)體傳感器中的氣敏電阻、濕敏電阻,概述,各種電子稱,1.電位器式電阻傳感器 討論 （1）電位器式電阻傳感器的原理 （2）階梯特性、階梯誤差和分辨率 （3）負(fù)載特性和負(fù)載誤差,1.電位器式電阻傳感器 （了解） 2.應(yīng)變片式電阻傳感器（重點,主要內(nèi)容,電阻式應(yīng)變傳感器作為測力的主要傳感器，測力范圍小到

2、肌肉纖維，大到登月火箭，精確度可到 0.010.1%。有拉壓式（柱、筒、環(huán)元件）、彎曲式、剪切式,2.電阻式應(yīng)變傳感器,電阻應(yīng)變式傳感器是利用電阻應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻變化的傳感器, 傳感器由在彈性元件上粘貼電阻應(yīng)變敏感元件構(gòu)成。 當(dāng)被測物理量作用在彈性元件上時, 彈性元件的變形引起應(yīng)變敏感元件的阻值變化, 通過轉(zhuǎn)換電路將其轉(zhuǎn)變成電量輸出, 電量變化的大小反映了被測物理量的大小,應(yīng)變式傳感器特征： 不同材料類型：金屬應(yīng)變片、半導(dǎo)體應(yīng)變片 應(yīng)用范圍：應(yīng)變力、壓力、轉(zhuǎn)矩、位移、加速度； 主要優(yōu)點：精度高，測量范圍廣、使用壽命長，性能穩(wěn)定可靠、結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小，重量輕、頻率響應(yīng)特性好，響應(yīng)時間約為1

3、0-7秒、可在各種惡劣條件下工作、應(yīng)變片種類繁多，價格便宜,3.1 工作原理,電阻應(yīng)變片的工作原理是基于應(yīng)變效應(yīng), 即在導(dǎo)體產(chǎn)生機械變形時, 它的電阻值相應(yīng)發(fā)生變化。 如圖 3 - 1 所示, 一根金屬電阻絲, 在其未受力時, 原始電阻值為 R=,當(dāng)電阻絲受到軸向拉力F作用時，電阻值R的 變化引起電阻的相對變化為,當(dāng)電阻絲受到軸向拉力F作用時，金屬絲幾何尺寸變化引起電阻的相對變化,用應(yīng)變表示長度相對變化量,S/S為圓形電阻絲的截面積相對變化量, 即,由材料力學(xué)可知, 在彈性范圍內(nèi), 金屬絲受拉力時, 沿軸向伸長, 沿徑向縮短, 那么軸向應(yīng)變和徑向應(yīng)變的關(guān)系可表示為,可得 或,通常把單位應(yīng)變能引

4、起的電阻值變化稱為電阻絲的靈敏度系數(shù)。其物理意義是單位應(yīng)變所引起的電阻相對變化量, 其表達(dá)式為,靈敏度系數(shù)受兩個因素影響: 一個是受力后材料幾何尺寸的變化, 即（1+2）; 另一個是受力后材料的電阻率發(fā)生的變化, 即（/）/。 對金屬材料電阻絲來說, 靈敏度系數(shù)表達(dá)式中（1+2）的值要比（/）/）大得多, 而半導(dǎo)體材料的（/）/）項的值比（1+2）大得多,半導(dǎo)體應(yīng)變片使用半導(dǎo)體材料制成，其工作原理是基于半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)。壓阻效應(yīng)是指半導(dǎo)體材料某一軸向受到外力作用時，其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象,其中： -半導(dǎo)體材料的壓阻系數(shù) -半導(dǎo)體材料的所受應(yīng)變力 E-半導(dǎo)體材料的彈性摸量 -半導(dǎo)體材料的應(yīng)變

5、,半導(dǎo)體應(yīng)變片與金屬絲式應(yīng)變片的比較： 優(yōu)點：靈敏系數(shù)高，可比金屬絲高5080倍 缺點：溫度系數(shù)大，應(yīng)變時非線性比較嚴(yán)重，應(yīng)用范圍有限,用應(yīng)變片測量應(yīng)變或應(yīng)力時, 根據(jù)上述特點, 在外力作用下, 被測對象產(chǎn)生微小機械變形, 應(yīng)變片隨著發(fā)生相同的變化, 同時應(yīng)變片電阻值也發(fā)生相應(yīng)變化。當(dāng)測得應(yīng)變片電阻值變化量R時, 便可得到被測對象的應(yīng)變值。根據(jù)應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系, 得到應(yīng)力值為 =E 式中 : 試件的應(yīng)力; 試件的應(yīng)變; E 試件材料的彈性模量。 由此可知, 應(yīng)力值正比于應(yīng)變, 而試件應(yīng)變正比于電阻值的變化, 所以應(yīng)力正比于電阻值的變化, 這就是利用應(yīng)變片測量應(yīng)變的基本原理,3.2應(yīng)變片的種類、

6、材料及粘貼,電阻應(yīng)變片的種類 但常用的應(yīng)變片可分為兩類: 金屬電阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片。其中金屬應(yīng)變片有絲式電阻應(yīng)變片和箔式應(yīng)變片,金屬應(yīng)變片由敏感柵、 基片、 覆蓋層和引線等部分組成, 如圖 3 - 2 所示,敏感柵是應(yīng)變片的核心部分, 它粘貼在絕緣的基片上, 其上再粘貼起保護作用的覆蓋層, 兩端焊接引出導(dǎo)線。金屬電阻應(yīng)變片的敏感柵有絲式、 箔式和薄膜式三種,金屬電阻應(yīng)變片的材料要求：詳細(xì)情況見P45,箔式應(yīng)變片是利用光刻、腐蝕等工藝制成的一種很薄的金屬箔柵, 其厚度一般在0.0030.01mm。其優(yōu)點是散熱條件好, 允許通過的電流較大, 可制成各種所需的形狀, 便于批量生產(chǎn)。薄膜應(yīng)變片

7、是采用真空蒸發(fā)或真空沉淀等方法在薄的絕緣基片上形成0.1m以下的金屬電阻薄膜的敏感柵, 最后再加上保護層,3.3電阻應(yīng)變片的特性,1.彈性敏感元件及其基本特性,彈性元件的基本特性有：剛度、靈敏度、靈敏系數(shù)等,1)剛度 剛度是彈性元件受外力作用下變形大小的量度，其定義為彈性元件在單位變形下所需要的力，用C來表示,2)靈敏度 通常用剛度的倒數(shù)來表示彈性元件的特性，稱為彈性元件的靈敏度,3)靈敏系數(shù),思考其他特征 有那些,直線電阻絲繞成敏感柵后，雖然長度相同，但應(yīng)變不同，園弧部分使靈敏系數(shù)K下降，這種現(xiàn)象稱為橫向效應(yīng),3.3 金屬應(yīng)變片的主要特性2.橫向效應(yīng),不能滿足測量精度要求時, 應(yīng)進行必要的修

8、正, 為了減小橫向效應(yīng)產(chǎn)生的測量誤差, 現(xiàn)在一般多采用箔式應(yīng)變片,其他： 絕緣電阻和最大電流、應(yīng)變片的動態(tài)響應(yīng)特性,討論：電阻應(yīng)變片的動態(tài)特性,階躍響應(yīng),頻率響應(yīng)： 應(yīng)變片所反映的幅值將低于真實應(yīng)變波，從而帶來一定的測量誤差,e,x,l0,x1,x2,1) 應(yīng)變片的溫度誤差 由于測量現(xiàn)場環(huán)境溫度的改變而給測量帶來的附加誤差, 稱為應(yīng)變片的溫度誤差。 產(chǎn)生應(yīng)變片溫度誤差的主要因素有,電阻溫度系數(shù)的影響 試件材料和電阻絲材料的線膨脹系數(shù)的影響,3.3 金屬應(yīng)變片的主要特性3.應(yīng)變片的溫度誤差及補償,1) 電阻溫度系數(shù)的影響 敏感柵的電阻絲阻值隨溫度變化的關(guān)系可用下式表示： Rt=R0（1+0t）

9、式中: Rt溫度為 t 時的電阻值; R0溫度為t0時的電阻值; 0金屬絲的電阻溫度系數(shù); t溫度變化值, t=t -t0。 當(dāng)溫度變化t時, 電阻絲電阻的變化值為 Rt=Rt- R0= R00t,2) 試件材料和電阻絲材料的線膨脹系數(shù)的影響 當(dāng)試件與電阻絲材料的線膨脹系數(shù)相同時, 不論環(huán)境溫度如何變化, 電阻絲的變形仍和自由狀態(tài)一樣, 不會產(chǎn)生附加變形。 當(dāng)試件和電阻絲線膨脹系數(shù)不同時, 由于環(huán)境溫度的變化, 電阻絲會產(chǎn)生附加變形, 從而產(chǎn)生附加電阻。 設(shè)電阻絲和試件在溫度為 0 時的長度均為L0，它們的線膨脹系數(shù)分別為s和g, 若兩者不粘貼, 則它們的長度分別為 Ls= L0（1+st,L

10、g= L0（1+gt） 當(dāng)二者粘貼在一起時, 電阻絲產(chǎn)生的附加變形L, 附加應(yīng)變和附加電阻變化R分別為 L= Lg - Ls =（g-s）L0t =L/L0=（g-s）t R= K0 R0= K0 R0(g-s)t,可得由于溫度變化而引起應(yīng)變片總電阻相對變化量為,折合成附加應(yīng)變量或虛假的應(yīng)變t, 有,由此可知, 因環(huán)境溫度變化而引起的附加電阻的相對變化量, 除了與環(huán)境溫度有關(guān)外, 還與應(yīng)變片自身的性能參數(shù)（K0，0，s）以及被測試件線膨脹系數(shù)g有關(guān)。 (2). 電阻應(yīng)變片的溫度補償方法 電阻應(yīng)變片的溫度補償方法通常有,線路補償法 應(yīng)變片自補償,1) 線路補償法 電橋補償是最常用的且效果較好的線

11、路補償法。如圖所示是電橋補償法的原理圖。電橋輸出電壓Uo與橋臂參數(shù)的關(guān)系為 Uo=A（R1 R4- RB R3,3.3 金屬應(yīng)變片的主要特性3.應(yīng)變片的溫度誤差及補償,式中: A由橋臂電阻和電源電壓決定的常數(shù)。 R1工作應(yīng)變片； RB補償應(yīng)變片 由上式可知, 當(dāng)R3和R4為常數(shù)時, R1和RB對電橋輸出電壓U0的作用方向相反。利用這一基本關(guān)系可實現(xiàn)對溫度的補償。測量應(yīng)變時, 工作應(yīng)變片R1粘貼在被測試件表面上, 補償應(yīng)變片RB粘貼在與被測試件材料完全相同的補償塊上, 且僅工作應(yīng)變片承受應(yīng)變,當(dāng)被測試件不承受應(yīng)變時, R1和RB又處于同一環(huán)境溫度為 t 的溫度場中, 調(diào)整電橋參數(shù)，使之達(dá)到平衡,

12、 有 Uo=A（R1R4-RBR3）=0,工程上, 一般按R1 = R2 = R3 = R4 選取橋臂電阻。當(dāng)溫度升高或降低t = t-t0時, 兩個應(yīng)變片的因溫度而引起的電阻變化量相等, 電橋仍處于平衡狀態(tài), 即 Uo=A（R1+R1t）R4-(RB+RBt)R3=0 若此時被測試件有應(yīng)變的作用, 則工作應(yīng)變片電阻R1又有新的增量R1=R1K, 而補償片因不承受應(yīng)變, 故不產(chǎn)生新的增量, 此時電橋輸出電壓為 Uo = AR1R4K 由上式可知, 電橋的輸出電壓Uo僅與被測試件的應(yīng)變有關(guān), 而與環(huán)境溫度無關(guān)。 應(yīng)當(dāng)指出, 若實現(xiàn)完全補償, 上述分析過程必須滿足四個條件,在應(yīng)變片工作過程中, 保

13、證R3 =R4。 R1和RB兩個應(yīng)變片應(yīng)具有相同的電阻溫度系數(shù), 線膨脹系數(shù), 應(yīng)變靈敏度系數(shù)K和初始電阻值R0。 粘貼補償片的補償塊材料和粘貼工作片的被測試件材料必須一樣, 兩者線膨脹系數(shù)相同。 兩應(yīng)變片應(yīng)處于同一溫度場。 (2) 應(yīng)變片的自補償法 這種溫度補償法是利用自身具有溫度補償作用的應(yīng)變片, 稱之為溫度自補償應(yīng)變片,根據(jù)溫度自補償應(yīng)變片的工作原理, 要實現(xiàn)溫度自補償, 必須有 0= -K0（g-s） 上式表明, 當(dāng)被測試件的線膨脹系數(shù)g已知時, 如果合理選擇敏感柵材料, 即其電阻溫度系數(shù)0、靈敏系數(shù)K0和線膨脹系數(shù)s, 使上式成立, 則不論溫度如何變化, 均有Rt/ R0=0, 從而

14、達(dá)到溫度自補償?shù)哪康?3.4 電阻應(yīng)變片的測量電路,由于機械應(yīng)變一般都很小, 要把微小應(yīng)變引起的微小電阻變化測量出來, 同時要把電阻相對變化R/ R轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化。因此, 需要有專用測量電路用于測量應(yīng)變變化而引起電阻變化的測量電路, 通常采用直流電橋和交流電橋。 一、 直流電橋 1. 直流電橋平衡條件 電橋如圖 3 - 5 所示, E為電源, R1、R2、R3及R4為橋臂電阻, RL為負(fù)載電阻。,3.4 電阻應(yīng)變片測量電路1.直流電橋,1) 直流電橋的平衡條件 負(fù)載RL（開路,電橋平衡時 I0=0 U0=0 對比積相等 鄰臂比相等,當(dāng)電橋平衡時, Uo=0, 則有 R1R4 = R2R

15、3 或,欲使電橋平衡, 其相鄰兩臂電阻的比值應(yīng)相等, 或相對兩臂電阻的乘積相等,2). 電壓靈敏度 R1為電阻應(yīng)變片，R2, R3, R4為電橋固定電阻，這就構(gòu)成了單臂電橋。應(yīng)變片工作時, 其電阻值變化很小, 電橋相應(yīng)輸出電壓也很小, 一般需要加入放大器放大。由于放大器的輸入阻抗比橋路輸出阻抗高很多, 所以此時仍視電橋為開路情況。 當(dāng)產(chǎn)生應(yīng)變時, 若應(yīng)變片電阻變化為R, 其它橋臂固定不變, 電橋輸出電壓Uo0, 則電橋不平衡輸出電壓為,3.4 電阻應(yīng)變片測量電路1.直流電橋,設(shè)橋臂比n = R2/R1, 由于R1 R1, 分母中R1/R1可忽略, 并考慮到平衡條件R2/R1= R4/R3, 則

16、式（3 - 30）可寫為,電橋電壓靈敏度定義為,從上式分析發(fā)現(xiàn): 電橋電壓靈敏度正比于電橋供電電壓, 供電電壓越高, 電橋電壓靈敏度越高, 但供電電壓的提高受到應(yīng)變片允許功耗的限制, 所以要作適當(dāng)選擇; 電橋電壓靈敏度是橋臂電阻比值n的函數(shù), 恰當(dāng)?shù)剡x擇橋臂比n的值, 保證電橋具有較高的電壓靈敏度。 當(dāng)E值確定后, n值取何值時使KU最高,由dKU /dn = 0求RU的最大值, 得 求得n=1時, KU為最大值。這就是說, 在電橋電壓確定后, 當(dāng)R1=R2=R3=R4時, 電橋電壓靈敏度最高, 此時有 KU =,從上述可知, 當(dāng)電源電壓E和電阻相對變化量R1/R1一定時, 電橋的輸出電壓及其

17、靈敏度也是定值, 且與各橋臂電阻阻值大小無關(guān)。 (3). 非線性誤差及其補償方法 在求出的輸出電壓因略去分母中的R1/R1項而得出的是理想值, 實際值計算為,非線性誤差為 L,如果是四等臂電橋, R1=R2=R3=R4, 則,L,對于一般應(yīng)變片來說, 所受應(yīng)變通常在510-3以下, 若取KU=2, 則R1/R1=KU=0.01, 代入式（3 - 38）計算得非線性誤差為0.5%; 若KU=130, =10-3時, R1/R1=0.130, 則得到非線性誤差為6%, 故當(dāng)非線性誤差不能滿足測量要求時, 必須予以消除,3.4 電阻應(yīng)變片測量電路2.直流電橋(差動電橋,半橋電壓靈敏度為,討論： 輸出

18、電壓U0與R1/R1呈線性關(guān)系，無非線性誤差； 電壓靈敏度是單橋的兩倍； 具有溫度補償作用,電橋輸出,若將電橋四臂接入四片應(yīng)變片, 即兩個受拉應(yīng)變, 兩個受壓應(yīng)變, 將兩個應(yīng)變符號相同的接入相對橋臂上, 構(gòu)成全橋差動電路, 若R1=R2=R3=R4, 且R1=R2=R3=R4, 則,此時全橋差動電路不僅沒有非線性誤差, 而且電壓靈敏度是單片的 4 倍, 同時仍具有溫度補償作用,3.4 電阻應(yīng)變片測量電路3.直流電橋(全橋,3.4 電阻應(yīng)變片測量電路4.交流電橋(全橋) 由于應(yīng)變電橋輸出電壓很小, 一般都要加放大器, 而直流放大器易于產(chǎn)生零漂, 因此應(yīng)變電橋多采用交流電橋,圖中 為交流電壓源,

19、開路輸出電壓為 ，由于供橋電源為交流電源, 引線分布電容使得二橋臂應(yīng)變片呈現(xiàn)復(fù)阻抗特性, 即相當(dāng)于二只應(yīng)變片各并聯(lián)了一個電容, 則每一橋臂上復(fù)阻抗分別為,3.4 電阻應(yīng)變片測量電路4.交流電橋(全橋,式中C1、C2表示應(yīng)變片引線分布電容, 由交流電路分析可得 要滿足電橋平衡條件, 即=0, 則有 Z1 Z4 = Z2 Z3,其實部、 虛部分別相等, 并整理可得交流電橋的平衡條件為: 及,對這種交流電容電橋, 除要滿足電阻平衡條件外, 還必須滿足電容平衡條件,為此在橋路上除設(shè)有電阻平衡調(diào)節(jié)外還設(shè)有電容平衡調(diào)節(jié),3.3 電阻應(yīng)變片測量電路5.交流電橋,已知,忽略分母項,其中,交流電橋輸出用復(fù)數(shù)表示

20、,討論： 輸出電壓U0有兩個分量，前一個分量的相位與輸入電源電壓U同相，叫同相分量；后一個分量的 相位與電源相位相差900，叫正交分量。 兩個分量均是 R的調(diào)幅正弦波，采用普通二極管檢波電路無法檢測出調(diào)制信號R ，必須采用相敏檢波電路。 檢波器只檢出同相分量的調(diào)制信號，對正弦分量不起檢波作用，只起到濾除作用,3.3 電阻應(yīng)變片測量電路5.交流電橋,3.5 應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用 1.電阻應(yīng)變儀,按測量應(yīng)變力的頻率可分為靜態(tài)應(yīng)變儀和動 態(tài)應(yīng)變儀，按應(yīng)變力頻率又可細(xì)分為： 靜態(tài) 5Hz； 靜動態(tài)幾百Hz； 動態(tài) 5KHz； 超動態(tài)幾十KHz； 交流電橋電阻應(yīng)變儀主要由電橋、振蕩器、 放大器、相敏檢波器

21、、濾波器、轉(zhuǎn)換和顯示 電路組成,3.5 應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用 1.電阻應(yīng)變儀,電橋 測20-200Hz應(yīng)變力輸出調(diào)幅調(diào)制波； 放大器 將電橋輸出的調(diào)幅波放大； 振蕩器 產(chǎn)生等幅正弦波提供電橋電壓和相敏檢波器參考電壓； 相敏檢波器 如果應(yīng)變有拉應(yīng)變和壓應(yīng)變，可通過相敏檢波電路區(qū)分雙相信號 相移器 相敏檢波器的參考信號與被測信號有嚴(yán)格的相位關(guān)系 濾波器 為了還原被檢測的信號用低通濾波器去掉高頻保留低頻應(yīng)變信號,3.5 應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用 1.電阻應(yīng)變儀,3.5 應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用 1.電阻應(yīng)變儀,相敏檢波器可以區(qū)分正負(fù)極性的雙相信號，在傳感器轉(zhuǎn)換電路中廣泛應(yīng)用，相敏檢波器的電路形式較多，下面做一介紹

22、簡要。相敏檢波器有兩個作用： 一是只對同相信號檢波 二是識別調(diào)制信號的正負(fù),3.5 應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用 1.電阻應(yīng)變儀,3.5 應(yīng)變式傳感器應(yīng)用,2.應(yīng)變式力傳感器 被測物理量為荷重或力的應(yīng)變式傳感器, 統(tǒng)稱為應(yīng)變式力傳感器。其主要用作各種電子稱與材料試驗機的測力元件、 發(fā)動機的推力測試、水壩壩體承載狀況監(jiān)測等。 應(yīng)變式力傳感器要求有較高的靈敏度和穩(wěn)定性, 當(dāng)傳感器在受到側(cè)向作用力或力的作用點發(fā)生輕微變化時, 不應(yīng)對輸出有明顯的影響,荷重傳感器彈性元件形式,3.5 應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用3.圓柱形傳感器,3.5應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用4.圓柱力傳感器,圓柱面展開圖,一般應(yīng)變片均勻貼在圓柱表面中間部分，R

23、1、R2、R3、R4串聯(lián) 擺放在兩對臂內(nèi)，當(dāng)有偏心應(yīng)力時，一方受拉另一方受壓產(chǎn)生相反變化，可減小彎矩和載荷偏心的影響。 橫向粘貼應(yīng)變片為溫度補償片有提高靈敏度的作用。 R=R1=R2=R3=R4，受力方向相同,橋路連接圖,3.5應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用4.圓柱力傳感器,3.5 應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用5.懸臂梁式力傳感器,等截面梁： 懸臂梁的橫截面積處處相等，所以稱等截面梁。 當(dāng)外力F作用在梁的自由端時，固定端產(chǎn)生的應(yīng)變最大，粘貼在應(yīng)變片處的應(yīng)變?yōu)?式中： 是梁上應(yīng)變片至自由端距離， b、h 分別為梁的寬度和梁的厚度,因為應(yīng)變片的應(yīng)變大小與力作用的距離有關(guān)（等截面梁），所以應(yīng)變片應(yīng)貼在距固定端較近的表面，

24、順梁的方向貼上下各貼兩只。 四個應(yīng)變片組成全橋。上面兩個受壓時下面兩個受拉。 這種傳感器適用于測量500Kg以下荷重,3.5 應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用5.懸臂梁式力傳感器,等強度梁： 懸臂梁長度方向的截面積按一定規(guī)律變化，是一種特殊形式的懸臂梁。 當(dāng)力作用在自由端時，力距作用點任何截面積上應(yīng)力相等，應(yīng)變片的應(yīng)變大小為,3.5 應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用 5.懸臂梁式力傳感器,3.5 應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用6.膜片式壓力傳感器,膜片式傳感器的彈性敏感元件是一個圓形的金屬膜片，金屬元件的膜片周邊被固定，當(dāng)膜片一面受壓力P作用時，膜片的另一面有徑向應(yīng)變r和切向應(yīng)變t 。應(yīng)變值分別為,式中： r 膜片半徑 h 膜片厚度

25、 E 膜片彈性模量 膜片泊松比 x 任意點離圓心距離,3.5 應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用 6.膜片式壓力傳感器,膜片中心處，x = 0 ， r與t都達(dá)到正的最大值， 這時切向應(yīng)變和徑向應(yīng)變?yōu)椋?膜片邊緣處x = r , 切向應(yīng)變t = 0 , 徑向應(yīng)變r達(dá)到負(fù)的最大值， 徑向應(yīng)變處位置，應(yīng)在距圓心 的圓環(huán)附近,3.5 應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用 6.膜片式壓力傳感器,根據(jù)應(yīng)力分布粘貼四個應(yīng)變片，兩個貼在正的最大區(qū)域（R2、R3）兩個貼在負(fù)的最大區(qū)域（R1、R4），就是粘貼在的內(nèi)外兩側(cè)。 R1、R4測量徑向應(yīng)變r（負(fù)），R2、R3測量切向應(yīng)變t（正），四個應(yīng)變片組成全橋，即可增大傳感器的靈敏度，又起到溫度補償作用。 這類傳感器一般可測量105106 Pa的壓力,3.5 應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用 6.膜片式壓力傳感器,3.5應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用7.應(yīng)變式加速度傳感器,基本結(jié)構(gòu)由懸臂梁、應(yīng)變片、質(zhì)量塊、機座外殼組成。懸臂梁（等強度梁）自由端固定質(zhì)量塊，殼體內(nèi)充滿硅油，產(chǎn)生必要的阻尼。 當(dāng)殼體與被測物體一起 作加速度運動時，懸臂梁在 質(zhì)量塊的慣性作用下作反方 向運動，