傳感器原理及應(yīng)用-第3章-應(yīng)變式傳感器

1、電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器 第三章 應(yīng)變式傳感器 n 電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器利用電阻應(yīng)變片將利用電阻應(yīng)變片將應(yīng)變應(yīng)變轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為電阻變化電阻變化的傳感器。的傳感器。n 組成組成在彈性元件上粘貼電阻應(yīng)變敏感元件構(gòu)成。在彈性元件上粘貼電阻應(yīng)變敏感元件構(gòu)成。n 工作過(guò)程工作過(guò)程當(dāng)被測(cè)物理量作用在彈性元件上時(shí)當(dāng)被測(cè)物理量作用在彈性元件上時(shí), , 彈性元件的變形引起彈性元件的變形引起應(yīng)變敏感元件的阻值變化應(yīng)變敏感元件的阻值變化, , 通過(guò)轉(zhuǎn)換電路將其轉(zhuǎn)變成電通過(guò)轉(zhuǎn)換電路將其轉(zhuǎn)變成電量輸出量輸出, , 電量變化的大小反映了被測(cè)物理量的大小。電量變化的大小反映了被測(cè)物理量的大小。 第三章 應(yīng)

2、變式傳感器 應(yīng)變式電阻傳感器作為應(yīng)變式電阻傳感器作為測(cè)力的主測(cè)力的主要傳感器要傳感器，測(cè)力范圍小到肌肉纖維，測(cè)力范圍小到肌肉纖維，大到登月火箭，精確度可到大到登月火箭，精確度可到 0.01-0.01-0.1%0.1%。有拉壓式（柱、筒、環(huán)元件）、。有拉壓式（柱、筒、環(huán)元件）、彎曲式、剪切式。彎曲式、剪切式。 應(yīng)變式傳感器特征： 材料類(lèi)型：金屬應(yīng)變片、半導(dǎo)體應(yīng)變片材料類(lèi)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、加速度應(yīng)用范圍：應(yīng)變力、壓力、轉(zhuǎn)矩、位移、加速度主要優(yōu)點(diǎn)：使用簡(jiǎn)單、精度高、范圍大、體積小主要優(yōu)點(diǎn)：使用簡(jiǎn)單、精度高、范圍大、體積小電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器

3、電阻應(yīng)變片的發(fā)展歷史電阻應(yīng)變片的發(fā)展歷史 第三章 應(yīng)變式傳感器 1856年，年，W. Thomoson發(fā)現(xiàn)金發(fā)現(xiàn)金屬絲的應(yīng)變效應(yīng)，并用惠斯通電屬絲的應(yīng)變效應(yīng)，并用惠斯通電橋精確測(cè)量電阻的變化橋精確測(cè)量電阻的變化 。1938年，年，E. Simmons和和A. Ruge制成紙基絲繞式應(yīng)變片。制成紙基絲繞式應(yīng)變片。1953年，年，P. Jackson用光刻技術(shù)用光刻技術(shù)制成箔式應(yīng)變片。制成箔式應(yīng)變片。1954年，年，C. Smith發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)。體材料的壓阻效應(yīng)。 1957年，年，W. Mason研制出半研制出半導(dǎo)體應(yīng)變片。導(dǎo)體應(yīng)變片。 第三章 應(yīng)變式傳感器 3.1 電阻應(yīng)變片

4、的工作原理電阻應(yīng)變片的工作原理3.2 電阻應(yīng)變片的種類(lèi)電阻應(yīng)變片的種類(lèi)3.3 電阻應(yīng)變片的主要特性電阻應(yīng)變片的主要特性3.4 電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路3.5 應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用應(yīng)變式傳感器的核心元件：應(yīng)變式傳感器的核心元件：電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片，試件上的應(yīng)力變化，試件上的應(yīng)力變化轉(zhuǎn)換成電阻變化。轉(zhuǎn)換成電阻變化。 應(yīng)變效應(yīng)應(yīng)變效應(yīng): :導(dǎo)體或半導(dǎo)體在導(dǎo)體或半導(dǎo)體在受到外界力的作用時(shí)，產(chǎn)生機(jī)械受到外界力的作用時(shí)，產(chǎn)生機(jī)械變形，機(jī)械變形導(dǎo)致其阻值變化，變形，機(jī)械變形導(dǎo)致其阻值變化，這種因形變而使阻值發(fā)生變化的這種因形變而使阻值發(fā)生變化的現(xiàn)象稱(chēng)為應(yīng)變效應(yīng)?，F(xiàn)象稱(chēng)為應(yīng)變

5、效應(yīng)。 應(yīng)變效應(yīng)應(yīng)變效應(yīng)3.1 電阻應(yīng)變片的工作原理 LRA dAALdALdLAdR2金屬絲的應(yīng)變效應(yīng)金屬絲的應(yīng)變效應(yīng)ll+ dl2r2(r-dr)FF 3.1 電阻應(yīng)變片的工作原理 222rdrrrdrAdA xydLLdrr(1 2 )xdRdR 一、金屬的應(yīng)變效應(yīng)一、金屬的應(yīng)變效應(yīng)dRdLddARLA/(1 2 )/SxxdRdKR3.1 電阻應(yīng)變片的工作原理xxSdRdRK/)21 (/一、金屬的應(yīng)變效應(yīng)一、金屬的應(yīng)變效應(yīng) 12SKconst即金屬的電阻相對(duì)變化與應(yīng)變成正比關(guān)系。即金屬的電阻相對(duì)變化與應(yīng)變成正比關(guān)系。 3.1 電阻應(yīng)變片的工作原理一、金屬的應(yīng)變效應(yīng)一、金屬的應(yīng)變效應(yīng)

6、通過(guò)彈性元件通過(guò)彈性元件，可，可將應(yīng)力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變，這是將應(yīng)力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變，這是應(yīng)變式傳感應(yīng)變式傳感器測(cè)量應(yīng)器測(cè)量應(yīng)力力的基本原理的基本原理。/(1 2 )SxdRKconstR3.1 電阻應(yīng)變片的工作原理一、金屬的應(yīng)變效應(yīng)一、金屬的應(yīng)變效應(yīng)n半導(dǎo)體應(yīng)變片半導(dǎo)體應(yīng)變片又稱(chēng)為壓阻式傳感又稱(chēng)為壓阻式傳感器。器。n基于半導(dǎo)體材料的基于半導(dǎo)體材料的壓阻效應(yīng)壓阻效應(yīng)而制而制成的一種純電阻性元件成的一種純電阻性元件。3.1 電阻應(yīng)變片的工作原理n壓阻效應(yīng)壓阻效應(yīng) 半導(dǎo)體材料的電阻率隨作用應(yīng)半導(dǎo)體材料的電阻率隨作用應(yīng)力的變化而發(fā)生變化的現(xiàn)象。力的變化而發(fā)生變化的現(xiàn)象。 n半導(dǎo)體材料敏感條電阻率半導(dǎo)體材料敏感條電

7、阻率的相對(duì)變化值與其在軸向的相對(duì)變化值與其在軸向所受的應(yīng)力之比為一常數(shù)。所受的應(yīng)力之比為一常數(shù)。即即二、半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)二、半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)當(dāng)半導(dǎo)體材料受軸向力作用時(shí)，當(dāng)半導(dǎo)體材料受軸向力作用時(shí)，電阻相對(duì)變化為電阻相對(duì)變化為dRdRx)21（xllEdxlERdR)21 （ 幾何形狀幾何形狀壓阻效應(yīng)壓阻效應(yīng) 3.1 電阻應(yīng)變片的工作原理n 半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏系數(shù)比金半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏系數(shù)比金屬絲式的高屬絲式的高50508080倍，但半導(dǎo)倍，但半導(dǎo)體材料的溫度系數(shù)大，應(yīng)變時(shí)體材料的溫度系數(shù)大，應(yīng)變時(shí)非線性比較嚴(yán)重，使應(yīng)用范圍非線性比較嚴(yán)重，使應(yīng)用范圍受到一定的限制。受到一定的限制。 n 半導(dǎo)體應(yīng)

8、變片的優(yōu)點(diǎn)：半導(dǎo)體應(yīng)變片的優(yōu)點(diǎn)：體積小，靈敏度高，頻率響應(yīng)體積小，靈敏度高，頻率響應(yīng)范圍寬，輸出幅值大，不需范圍寬，輸出幅值大，不需要放大器，可直接與記錄儀要放大器，可直接與記錄儀連接，使測(cè)量系統(tǒng)簡(jiǎn)單。連接，使測(cè)量系統(tǒng)簡(jiǎn)單。二、半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)二、半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)ERdRKlxB/xlERdR)21 （ 第三章 應(yīng)變式傳感器 3.1 電阻應(yīng)變片的工作原理電阻應(yīng)變片的工作原理3.2 電阻應(yīng)變片的種類(lèi)電阻應(yīng)變片的種類(lèi)3.3 電阻應(yīng)變片的主要特性電阻應(yīng)變片的主要特性3.4 電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路3.5 應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用3.2 電阻應(yīng)變片的種類(lèi)金屬電阻應(yīng)變片金屬電

9、阻應(yīng)變片半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片按材料分類(lèi)：按材料分類(lèi)： 按結(jié)構(gòu)分類(lèi)：按結(jié)構(gòu)分類(lèi)：按使用環(huán)境分類(lèi)：按使用環(huán)境分類(lèi)：?jiǎn)纹?、雙片、特殊形狀單片、雙片、特殊形狀 高溫、低溫、高壓、磁場(chǎng)、水下高溫、低溫、高壓、磁場(chǎng)、水下 基片基片覆蓋層覆蓋層金屬絲金屬絲引線引線1 1、金屬絲式應(yīng)變片、金屬絲式應(yīng)變片 金屬電阻絲（合金，電阻率高，直徑約金屬電阻絲（合金，電阻率高，直徑約0.02mm）粘貼在絕緣）粘貼在絕緣基片上，上面覆蓋一層薄膜，變成一個(gè)整體?；?，上面覆蓋一層薄膜，變成一個(gè)整體。 3.2 電阻應(yīng)變片的種類(lèi)利用光刻、腐蝕等工藝制成一種很薄利用光刻、腐蝕等工藝制成一種很薄的金

10、屬箔柵，厚度一般在的金屬箔柵，厚度一般在0.0030.010 mm，粘貼在基片上，上面再覆蓋一層薄膜而制粘貼在基片上，上面再覆蓋一層薄膜而制成。成。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：表面積和截面積之比大，散熱條件好，表面積和截面積之比大，散熱條件好，允許通過(guò)的電流較大，可制成各種需要的允許通過(guò)的電流較大，可制成各種需要的形狀，便于批量生產(chǎn)。形狀，便于批量生產(chǎn)。金屬箔式應(yīng)變片金屬箔式應(yīng)變片3.2 電阻應(yīng)變片的種類(lèi)2 2、金屬箔式應(yīng)變片、金屬箔式應(yīng)變片金屬薄膜應(yīng)變片是采金屬薄膜應(yīng)變片是采用真空蒸鍍或?yàn)R射式陰極擴(kuò)用真空蒸鍍或?yàn)R射式陰極擴(kuò)散等方法，在薄的基底材料散等方法，在薄的基底材料上制成一層金屬電阻材料薄上制成一層金屬

11、電阻材料薄膜以形成應(yīng)變片。膜以形成應(yīng)變片。特點(diǎn)：特點(diǎn)：這種應(yīng)變片有較高的這種應(yīng)變片有較高的靈敏度系數(shù)，允許電流密度靈敏度系數(shù)，允許電流密度大，工作溫度范圍較廣。大，工作溫度范圍較廣。 常用金屬薄膜應(yīng)變片常用金屬薄膜應(yīng)變片3.2 電阻應(yīng)變片的種類(lèi)3 3、金屬薄膜應(yīng)變片、金屬薄膜應(yīng)變片 第三章 應(yīng)變式傳感器 3.1 電阻應(yīng)變片的工作原理電阻應(yīng)變片的工作原理3.2 電阻應(yīng)變片的種類(lèi)電阻應(yīng)變片的種類(lèi)3.3 電阻應(yīng)變片的主要特性電阻應(yīng)變片的主要特性3.4 電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路3.5 應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用n 變形變形 物體在外力作用下而改變?cè)矬w在外力作用下而改變?cè)瓉?lái)尺

12、寸或形狀的現(xiàn)象。來(lái)尺寸或形狀的現(xiàn)象。n 彈性變形彈性變形 當(dāng)外力去掉后物體又能完全當(dāng)外力去掉后物體又能完全恢復(fù)其原來(lái)的尺寸和形狀?；謴?fù)其原來(lái)的尺寸和形狀。n 彈性元件彈性元件 具有彈性變形特性的物體。具有彈性變形特性的物體。 3.3 電阻應(yīng)變片的主要特性一、彈性敏感元件的基本特性一、彈性敏感元件的基本特性彈性元件彈性元件n 在應(yīng)變片測(cè)量技術(shù)中有極在應(yīng)變片測(cè)量技術(shù)中有極其重要地位。其重要地位。 傳遞給粘貼在彈性元件上傳遞給粘貼在彈性元件上的應(yīng)變片的應(yīng)變片力、力矩或壓力變換成相力、力矩或壓力變換成相應(yīng)的應(yīng)變或位移應(yīng)的應(yīng)變或位移力、力矩或壓力通過(guò)應(yīng)變力、力矩或壓力通過(guò)應(yīng)變片轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電阻值片轉(zhuǎn)換成

13、相應(yīng)的電阻值 3.3 電阻應(yīng)變片的主要特性一、彈性敏感元件的基本特性一、彈性敏感元件的基本特性 1 1、剛度、剛度 彈性特性曲線彈性特性曲線 dxdFxFC lim 3.3 電阻應(yīng)變片的主要特性一、彈性敏感元件的基本特性一、彈性敏感元件的基本特性 2 2、靈敏度、靈敏度n 靈敏度靈敏度：?jiǎn)挝涣ψ饔孟聫椥栽簡(jiǎn)挝涣ψ饔孟聫椥栽a(chǎn)生變形的大小。件產(chǎn)生變形的大小。n 靈敏度大，表明彈性元件軟，靈敏度大，表明彈性元件軟，變形大。變形大。彈性特性曲線彈性特性曲線 與剛度相似，如果彈性特性與剛度相似，如果彈性特性是線性的，則靈敏度為一常數(shù)，是線性的，則靈敏度為一常數(shù)，若彈性特性是非線性的，則靈敏若彈性特

14、性是非線性的，則靈敏度為一變數(shù)，即表示此彈性元件度為一變數(shù)，即表示此彈性元件在彈性變形范圍內(nèi)，各處由單位在彈性變形范圍內(nèi)，各處由單位力產(chǎn)生的變形大小是不同的。力產(chǎn)生的變形大小是不同的。 dFdxCS1 KRRRRK 3.3 電阻應(yīng)變片的主要特性二、電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)二、電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)xxSdRdRK/)21 (/實(shí)驗(yàn)表明，實(shí)驗(yàn)表明，應(yīng)變片的電阻相對(duì)變化與應(yīng)變應(yīng)變片的電阻相對(duì)變化與應(yīng)變?cè)诤軐挼姆秶鷥?nèi)均在很寬的范圍內(nèi)均為線性關(guān)系：為線性關(guān)系： 測(cè)量結(jié)果表明，應(yīng)變片的靈測(cè)量結(jié)果表明，應(yīng)變片的靈敏系數(shù)一般小于敏感材料的靈敏敏系數(shù)一般小于敏感材料的靈敏度系數(shù)。度系數(shù)。RRK 3.3 電阻應(yīng)變片的

15、主要特性主要影響因素：主要影響因素：敏感柵結(jié)構(gòu)形狀、成型工藝、敏感柵結(jié)構(gòu)形狀、成型工藝、粘結(jié)劑和基底性能，特別是橫向粘結(jié)劑和基底性能，特別是橫向效應(yīng)。效應(yīng)。被測(cè)體應(yīng)變片應(yīng)變片標(biāo)稱(chēng)靈敏系數(shù)：標(biāo)稱(chēng)靈敏系數(shù)：靈敏系數(shù)值通常采用從批量靈敏系數(shù)值通常采用從批量生產(chǎn)中每批抽樣，在規(guī)定條件下，生產(chǎn)中每批抽樣，在規(guī)定條件下，通過(guò)實(shí)測(cè)來(lái)確定，應(yīng)變片的靈敏通過(guò)實(shí)測(cè)來(lái)確定，應(yīng)變片的靈敏系數(shù)稱(chēng)為系數(shù)稱(chēng)為標(biāo)稱(chēng)靈敏系數(shù)標(biāo)稱(chēng)靈敏系數(shù)。應(yīng)變片的靈敏系數(shù)直接關(guān)系應(yīng)變片的靈敏系數(shù)直接關(guān)系到應(yīng)變測(cè)量的精度。到應(yīng)變測(cè)量的精度。二、電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)二、電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)n 應(yīng)變片敏感柵的兩端為半圓弧形的橫柵，測(cè)量應(yīng)變時(shí)，構(gòu)件的應(yīng)

16、變片敏感柵的兩端為半圓弧形的橫柵，測(cè)量應(yīng)變時(shí)，構(gòu)件的軸向應(yīng)變使敏感柵電阻發(fā)生變化，而其橫向應(yīng)變也使敏感柵半軸向應(yīng)變使敏感柵電阻發(fā)生變化，而其橫向應(yīng)變也使敏感柵半圓弧部分的電阻發(fā)生變化。圓弧部分的電阻發(fā)生變化。 n 應(yīng)變片的這種既受軸向應(yīng)變影響，又受橫向應(yīng)變影響而引起電應(yīng)變片的這種既受軸向應(yīng)變影響，又受橫向應(yīng)變影響而引起電阻變化的現(xiàn)象稱(chēng)為阻變化的現(xiàn)象稱(chēng)為。3.3 電阻應(yīng)變片的主要特性三、電阻應(yīng)變片的橫向效應(yīng)三、電阻應(yīng)變片的橫向效應(yīng)n 為了減小橫向效應(yīng)產(chǎn)生的測(cè)量誤差，現(xiàn)在多采用箔式應(yīng)變片。為了減小橫向效應(yīng)產(chǎn)生的測(cè)量誤差，現(xiàn)在多采用箔式應(yīng)變片。n 機(jī)械滯后產(chǎn)生原因：機(jī)械滯后產(chǎn)生原因： （1 1）應(yīng)變

17、片在承受機(jī)械應(yīng)變后）應(yīng)變片在承受機(jī)械應(yīng)變后的殘余變形，使敏感柵電阻發(fā)的殘余變形，使敏感柵電阻發(fā)生少量不可逆變化；生少量不可逆變化； （2 2）在制造或粘貼應(yīng)變片時(shí)，）在制造或粘貼應(yīng)變片時(shí)，敏感柵受到的不適當(dāng)?shù)淖冃位蛎舾袞攀艿降牟贿m當(dāng)?shù)淖冃位蛘辰Y(jié)劑固化不充分等。粘結(jié)劑固化不充分等。1 1、機(jī)械滯后、機(jī)械滯后n 定義定義：應(yīng)變片粘貼在被測(cè)試件：應(yīng)變片粘貼在被測(cè)試件上，當(dāng)溫度恒定時(shí)，其加載特上，當(dāng)溫度恒定時(shí)，其加載特性與卸載特性不重合。性與卸載特性不重合。3.3 電阻應(yīng)變片的主要特性四、電阻應(yīng)變片的機(jī)械滯后、零漂及蠕變四、電阻應(yīng)變片的機(jī)械滯后、零漂及蠕變1機(jī)械應(yīng)變機(jī)械應(yīng)變R卸載卸載加載加載指指示示應(yīng)

18、應(yīng)變變i還與應(yīng)變片所承受的應(yīng)變還與應(yīng)變片所承受的應(yīng)變量有關(guān)，加載時(shí)的應(yīng)變愈大，量有關(guān)，加載時(shí)的應(yīng)變愈大，卸載時(shí)的滯后也愈大。通常在卸載時(shí)的滯后也愈大。通常在實(shí)驗(yàn)之前預(yù)先加、卸載若干次，實(shí)驗(yàn)之前預(yù)先加、卸載若干次，以減少因機(jī)械滯后誤差。以減少因機(jī)械滯后誤差。2 2、零點(diǎn)漂移、零點(diǎn)漂移n 定義定義： 對(duì)于粘貼好的應(yīng)變片，當(dāng)溫度恒定時(shí)，不承受應(yīng)變時(shí)，其電阻對(duì)于粘貼好的應(yīng)變片，當(dāng)溫度恒定時(shí)，不承受應(yīng)變時(shí)，其電阻值隨時(shí)間增加而變化的特性，稱(chēng)為應(yīng)變片的值隨時(shí)間增加而變化的特性，稱(chēng)為應(yīng)變片的。n 零點(diǎn)漂移產(chǎn)生的原因：零點(diǎn)漂移產(chǎn)生的原因： 敏感柵通電后的溫度效應(yīng)；應(yīng)變片的內(nèi)應(yīng)力逐漸變化；粘結(jié)劑敏感柵通電后的溫

19、度效應(yīng)；應(yīng)變片的內(nèi)應(yīng)力逐漸變化；粘結(jié)劑固化不充分等。固化不充分等。 3 3、蠕變、蠕變n 定義定義： 在一定溫度下應(yīng)變片承受恒定的機(jī)械應(yīng)變時(shí)，電阻值隨時(shí)間增在一定溫度下應(yīng)變片承受恒定的機(jī)械應(yīng)變時(shí)，電阻值隨時(shí)間增加而變化的特性稱(chēng)為加而變化的特性稱(chēng)為。一般蠕變的方向與原應(yīng)變量的方向相。一般蠕變的方向與原應(yīng)變量的方向相反。反。n 蠕變產(chǎn)生的原因：蠕變產(chǎn)生的原因：膠層之間發(fā)生膠層之間發(fā)生“滑動(dòng)滑動(dòng)”，使力傳到敏感柵的應(yīng)變量逐漸減少。，使力傳到敏感柵的應(yīng)變量逐漸減少。3.3 電阻應(yīng)變片的主要特性四、電阻應(yīng)變片的機(jī)械滯后、零漂及蠕變四、電阻應(yīng)變片的機(jī)械滯后、零漂及蠕變1、電阻值、電阻值 應(yīng)變片的電阻值是指

20、應(yīng)變片沒(méi)有粘貼且未受應(yīng)變時(shí)，在室溫下應(yīng)變片的電阻值是指應(yīng)變片沒(méi)有粘貼且未受應(yīng)變時(shí)，在室溫下測(cè)定的電阻值，即測(cè)定的電阻值，即初始電阻值初始電阻值。 金屬電阻應(yīng)變片的電阻值已標(biāo)準(zhǔn)化，有一定的系列，如金屬電阻應(yīng)變片的電阻值已標(biāo)準(zhǔn)化，有一定的系列，如60、120、250、350和和1000，其中以，其中以120最為常用。最為常用。 3.3 電阻應(yīng)變片的主要特性六、電阻應(yīng)變片的電阻值、絕緣電阻和最大工作電流六、電阻應(yīng)變片的電阻值、絕緣電阻和最大工作電流 3.3 電阻應(yīng)變片的主要特性 六、電阻應(yīng)變片的電阻值、絕緣電阻和最大工作電流六、電阻應(yīng)變片的電阻值、絕緣電阻和最大工作電流 第三章 應(yīng)變式傳感器 3.1

21、 電阻應(yīng)變片的工作原理電阻應(yīng)變片的工作原理3.2 電阻應(yīng)變片的種類(lèi)電阻應(yīng)變片的種類(lèi)3.3 電阻應(yīng)變片的主要特性電阻應(yīng)變片的主要特性3.4 電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路3.5 應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用3.4 電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路 直流電橋直流電橋 4332110RRRRRREU 3.4 電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路 ERRRRRRRRRRU)1)(1 (34121134110 433211110RRRRRRRREU1 1、平衡條件、平衡條件 2 2、電壓靈敏度、電壓靈敏度 3.4 電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路 01120U1RRnnEU21101nnERRUKU直流電橋直流電橋ERRRR

22、RRRRRRU)1)(1 (34121134110 電壓電壓靈敏度是橋臂比的函數(shù)靈敏度是橋臂比的函數(shù)，恰當(dāng)?shù)剡x擇橋臂比的值，保證有恰當(dāng)?shù)剡x擇橋臂比的值，保證有高的電壓靈敏度高的電壓靈敏度。 2 2、電壓靈敏度、電壓靈敏度 3.4 電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路 01120U1RRnnEU21101nnERRUKU直流電橋直流電橋ERRRRRRRRRRU)1)(1 (34121134110 EKU41maxn當(dāng)供橋電壓和電阻相對(duì)變化當(dāng)供橋電壓和電阻相對(duì)變化一定時(shí)，電橋的輸出電壓及一定時(shí)，電橋的輸出電壓及其靈敏度也是定值，且與各其靈敏度也是定值，且與各橋臂阻值大小無(wú)關(guān)。橋臂阻值大小無(wú)關(guān)。 （1 1）非線性誤

23、差）非線性誤差實(shí)際的非線性特性曲線與理想的線性特性曲線的偏差。實(shí)際的非線性特性曲線與理想的線性特性曲線的偏差。絕對(duì)非線性誤差與理想的線性特性曲線的比。絕對(duì)非線性誤差與理想的線性特性曲線的比。000LUUU3 3、非線性誤差及補(bǔ)償方法、非線性誤差及補(bǔ)償方法3.4 電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路 直流電橋直流電橋ERRRRRRRRRRU)1)(1 (341211341101021U1RnERn1111212LRRRR （2 2）減小或消除非線性誤差的方法）減小或消除非線性誤差的方法3.4 電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路 3 3、非線性誤差及補(bǔ)償方法、非線性誤差及補(bǔ)償方法直流電橋直流電橋3.4 電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路 4

24、332211110RRRRRRRRREU 當(dāng)電橋開(kāi)路時(shí)，不平衡電橋輸當(dāng)電橋開(kāi)路時(shí)，不平衡電橋輸出的電壓為出的電壓為 21110RREU432121RRRRRR（2 2）減小或消除非線性誤差的方法）減小或消除非線性誤差的方法采用差動(dòng)電橋采用差動(dòng)電橋半橋半橋 3 3、非線性誤差及補(bǔ)償方法、非線性誤差及補(bǔ)償方法直流電橋直流電橋 110RREU 全橋差動(dòng)電橋也無(wú)非線性誤全橋差動(dòng)電橋也無(wú)非線性誤差；電壓靈敏度是使用單只應(yīng)差；電壓靈敏度是使用單只應(yīng)變片的變片的4 4倍，比半橋差動(dòng)提高倍，比半橋差動(dòng)提高了一倍。了一倍。3.4 電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路 （2 2）減小或消除非線性誤差的方法）減小或消除非線性誤差的

25、方法3 3、非線性誤差及補(bǔ)償方法、非線性誤差及補(bǔ)償方法直流電橋直流電橋 第三章 應(yīng)變式傳感器 3.1 電阻應(yīng)變片的工作原理電阻應(yīng)變片的工作原理3.2 電阻應(yīng)變片的種類(lèi)電阻應(yīng)變片的種類(lèi)3.3 電阻應(yīng)變片的主要特性電阻應(yīng)變片的主要特性3.4 電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路3.5 應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用應(yīng)變式傳感器的特點(diǎn)應(yīng)變式傳感器的特點(diǎn)1 1、應(yīng)變式傳感器的優(yōu)點(diǎn)、應(yīng)變式傳感器的優(yōu)點(diǎn)3.5 應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用 應(yīng)用和測(cè)量范圍廣應(yīng)用和測(cè)量范圍廣精度和靈敏度高精度和靈敏度高對(duì)復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)對(duì)復(fù)雜環(huán)境的適應(yīng)性強(qiáng)商品化商品化2 2、應(yīng)變式傳感器的缺點(diǎn)、應(yīng)變式傳感器的缺點(diǎn)大應(yīng)變下的非線性大應(yīng)變下的非線性輸出信號(hào)弱輸出信號(hào)弱抗干擾能力差抗干擾能力差N721010力：Pa811010壓力：23/10sm加速度：n 概念：概念：被測(cè)物理量為荷重或力的被測(cè)物理量為荷重或力的應(yīng)變式傳感器時(shí)，統(tǒng)稱(chēng)為應(yīng)變式應(yīng)變式傳感器時(shí)，統(tǒng)稱(chēng)為應(yīng)變式力傳感器。力傳感器。n 用途：用途：各種電子稱(chēng)與材料試驗(yàn)機(jī)各種電子稱(chēng)與材料試驗(yàn)機(jī)的測(cè)力元件、發(fā)動(dòng)機(jī)的推力測(cè)試、的測(cè)力元件、發(fā)動(dòng)機(jī)的推力測(cè)試、水壩壩體承載狀況監(jiān)測(cè)等。水壩壩體承載狀況監(jiān)測(cè)等。 n 特點(diǎn)：特點(diǎn)：有較高的靈敏度和穩(wěn)定性，有