第3章電阻式傳感器

傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器主要內(nèi)容

3.1電阻應(yīng)變片工作原理

3.2金屬應(yīng)變片的主要特性

3.3應(yīng)變片測(cè)量電路

3.4應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用

傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器應(yīng)變式傳感器廣泛應(yīng)用于各種衡器、應(yīng)變測(cè)量各種電子秤概述電子天平高精度電子汽車衡動(dòng)態(tài)電子秤機(jī)械式傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器機(jī)械秤包裝機(jī)吊秤遙動(dòng)遙控吊秤液壓叉車秤傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器應(yīng)變儀特性：測(cè)量通道：8通道，可多模塊組合測(cè)量范圍：±30000με測(cè)量精度：±1.5με掃描率高于1次/秒支持多種橋路接入方式：1/4橋、半橋、全橋（4線、6線）應(yīng)變片類型：120Ω～1kΩ應(yīng)變系數(shù)：1.80～2.20采樣率可設(shè)置為每通道10次/秒到幾天采集一次實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前數(shù)據(jù)和所設(shè)置的參數(shù)2～8MByte非易失性存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)測(cè)量數(shù)據(jù).概述傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器上海盧浦大橋通車應(yīng)變?cè)囼?yàn)傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器上海國(guó)際會(huì)議中心模型試驗(yàn)傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器打樁船吊塔強(qiáng)度試驗(yàn)傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器概述電阻式應(yīng)變傳感器是測(cè)力與應(yīng)變的主要傳感器，測(cè)力范圍小到肌肉纖維（5×10-5N)，大到登月火箭(5×107N),精確度可到0.01～0.1%，有10年以上的校準(zhǔn)穩(wěn)定性?？捎糜趹?yīng)變力、壓力、轉(zhuǎn)矩、位移、加速度。據(jù)統(tǒng)計(jì)日本力傳感器中應(yīng)變片占70%，美國(guó)占90%。電阻應(yīng)變式傳感器也是應(yīng)用最廣泛的傳感器，傳感器的基本原理是將被測(cè)的非電量轉(zhuǎn)換成電阻值的變化，再經(jīng)轉(zhuǎn)換電路變換成電量輸出。應(yīng)變式傳感器特征：主要優(yōu)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高、范圍大體積小。缺點(diǎn)，電阻、半導(dǎo)體會(huì)隨溫度變化。有不同材料類型，金屬應(yīng)變片、半導(dǎo)體應(yīng)變片；

RF傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.1電阻應(yīng)變片工作原理

金屬應(yīng)變片結(jié)構(gòu)：網(wǎng)狀敏感柵——高阻金屬絲、金屬箔基片——絕緣材料蓋片——保護(hù)層（1）應(yīng)變片結(jié)構(gòu)金屬絲式應(yīng)變片結(jié)構(gòu)金屬箔式應(yīng)變片結(jié)構(gòu)傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.1電阻應(yīng)變片工作原理

（1）應(yīng)變片結(jié)構(gòu)1—敏感元件2、4—基底3—引線應(yīng)變片組成應(yīng)變片結(jié)構(gòu)傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.1電阻應(yīng)變片工作原理

金屬電阻應(yīng)變片的基本原理基于電阻應(yīng)變效應(yīng)：即導(dǎo)體或半導(dǎo)體在外力作用下產(chǎn)生機(jī)械形變時(shí)，其電阻值發(fā)生變化。

一根長(zhǎng)L，截面積為S，電阻率為ρ的金屬絲電阻為:（2）應(yīng)變效應(yīng)當(dāng)電阻絲受到軸向拉力F作用時(shí)，金屬絲幾何尺寸變化引起電阻的相對(duì)變化,電阻值ΔR的相對(duì)變化為:傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.1電阻應(yīng)變片工作原理

徑向應(yīng)變?yōu)椋海ń孛娣e相對(duì)變化量）其中軸向應(yīng)變?yōu)椋簷M向變形系數(shù)：（泊松系數(shù)）在彈性范圍內(nèi)金屬絲受拉時(shí)軸向應(yīng)變和徑向應(yīng)變的關(guān)系，負(fù)號(hào)表示應(yīng)變受力Ｆ方向相反（2）應(yīng)變效應(yīng)傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.1電阻應(yīng)變片工作原理

用軸向、徑向應(yīng)變、泊松系數(shù)帶入后電阻變化率為：令金屬電阻絲的靈敏系數(shù)為k0，表示單位應(yīng)變能引起的金屬絲電阻相對(duì)變化：

金屬絲受力后主要引起兩個(gè)方面的變化：

材料幾何尺寸變化（1+2μ）；

材料電阻率的變化（Δρ/ρ）/ε（2）應(yīng)變效應(yīng)傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.1電阻應(yīng)變片工作原理

泊松系數(shù)μ=0.25～0.5(鋼μ=0.285)因?yàn)樗詋0≈1+2μk0≈1.5～2

金屬應(yīng)變片靈敏系數(shù)k0主要由材料的幾何尺寸引起的

應(yīng)力σ=Eε（E彈性模量）σ∝ε

應(yīng)變?chǔ)拧卅/R應(yīng)力σ∝ΔR/R

通過(guò)彈性元件可將位移、壓力、振動(dòng)等物理量通過(guò)應(yīng)力變化，并轉(zhuǎn)換為電阻的變化進(jìn)行測(cè)量，這是應(yīng)變式傳感器測(cè)量應(yīng)變的基本原理。（2）應(yīng)變效應(yīng)金屬電阻絲靈敏系數(shù)傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.1電阻應(yīng)變片工作原理

半導(dǎo)體材料在某一方向受到作用力時(shí)，它的電阻率會(huì)發(fā)生明顯變化，這種現(xiàn)象被稱為壓阻效應(yīng)。半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片是一種利用半導(dǎo)體材料壓阻效應(yīng)的電阻型傳感器，對(duì)于金屬電阻絲應(yīng)變片，靈敏系數(shù)k0主要由材料的幾何尺寸引起的，且μ=0.25～0.5，k0≈1.5～2

（3）半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)已知固體受力引起電阻變化為：傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.1電阻應(yīng)變片工作原理半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)具有明顯的各項(xiàng)異性，可用矩陣表示，這里我們不討論半導(dǎo)體的晶向表示方法，只用結(jié)論。壓阻系數(shù)π隨應(yīng)力的方向和電流方向不同而不同XYZFF（3）半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)施力方向和電流方向相同,稱縱向壓阻系數(shù)πl(wèi);施力方向和電流方向垂直時(shí),稱橫向壓阻系數(shù)πe。嚴(yán)格講壓阻系數(shù)共有四階張量πijk

l，81個(gè)分量。硅膜很薄時(shí)三維向量簡(jiǎn)化為二維，應(yīng)力作用下膜片電阻變化近似為傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.1電阻應(yīng)變片工作原理

半導(dǎo)體的電阻取決于有限數(shù)量的載流子（空穴、電子）遷移率，加在一定單晶向的外應(yīng)力引起半導(dǎo)體能帶變化，使載流子的遷移率發(fā)生大的變化，使電阻率有很大變化。半導(dǎo)體的電阻率變化與壓阻系數(shù)有關(guān)XYZFF（3）半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.1電阻應(yīng)變片工作原理

可見(jiàn)對(duì)于半導(dǎo)體應(yīng)變片，靈敏系數(shù)k0主要由電阻率的變化引起的。

壓阻式傳感器的靈敏度k0比金屬應(yīng)變片可以大50～100倍，有時(shí)無(wú)需放大可直接測(cè)量;但是半導(dǎo)體元件對(duì)溫度變化敏感，這在很大程度上限制了半導(dǎo)體應(yīng)變片的應(yīng)用。（3）半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)半導(dǎo)體硅材料壓阻系數(shù)為半導(dǎo)體硅材料彈性模量為靈敏系數(shù)傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.1電阻應(yīng)變片工作原理

物體在外力作用下而改變?cè)瓉?lái)尺寸或形狀的現(xiàn)象稱為變形，而當(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，這種變形稱為彈性變形。具有彈性變形特性的物體稱為彈性元件。彈性元件在應(yīng)變片測(cè)量技術(shù)中占有極其重要的地位。它首先把力、力矩或壓力變換成相應(yīng)的應(yīng)變或位移，然后傳遞給粘貼在彈性元件上的應(yīng)變片，通過(guò)應(yīng)變片將力、力矩或壓力轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電阻值。（4）彈性敏感元件及基本特性常用彈性元件的結(jié)構(gòu)和特性傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.1電阻應(yīng)變片工作原理

1.剛度

剛度是彈性元件受外力作用下變形大小的量度，其定義是彈性元件單位變形下所需要的力，用C表示，其數(shù)學(xué)表達(dá)式為

（4）彈性敏感元件及基本特性式中:

F——作用在彈性元件上的外力，單位為牛頓（N）；

x——彈性元件所產(chǎn)生的變形，單位為毫米（mm）。傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.1電阻應(yīng)變片工作原理

2.靈敏度

通常用剛度的倒數(shù)來(lái)表示彈性元件的特性，稱為彈性元件的靈敏度，一般用S表示，其表達(dá)式為

（4）彈性敏感元件及其基本特性從上式可以看出，靈敏度是單位力作用下彈性元件產(chǎn)生變形的大小，靈敏度大，表明彈性元件軟，變形大。如果彈性特性是線性的，則靈敏度為一常數(shù)，若彈性特性是非線性的，則靈敏度為一變量，即表示此彈性元件在彈性變形范圍內(nèi)，各處由單位力產(chǎn)生的變形大小是不同的.彈性特性曲線傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.1電阻應(yīng)變片工作原理

各種形式的金屬式電阻應(yīng)變片

金屬式電阻應(yīng)變片常見(jiàn)的有絲式、箔式、薄膜型（5）應(yīng)變片種類傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.1電阻應(yīng)變片工作原理

按材料分為體型—絲式、箔式金屬式：薄膜型半導(dǎo)體式：體型、薄膜型、擴(kuò)散型、外延型、PN結(jié)型按結(jié)構(gòu)分：?jiǎn)纹?、雙片、特殊形狀按使用環(huán)境：高溫、低溫、高壓、磁場(chǎng)、水下（5）應(yīng)變片種類傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.1電阻應(yīng)變片工作原理

金屬絲式——敏感柵用0.025mm金屬絲（康銅、貴金屬）；金屬箔式——通過(guò)光刻腐蝕工藝，照相制版作成金屬薄柵，厚度在0.003～0.01mm，敏感柵截面為矩形，可通過(guò)大電流，工藝適于批量生產(chǎn)；金屬薄膜型——采用真空技術(shù)，在基片上蒸鍍金屬薄膜，厚度為納米級(jí)。半導(dǎo)體式：體型、薄膜型、擴(kuò)散型、外延型、PN結(jié)型（5）應(yīng)變片種類體型半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片應(yīng)變片的選擇應(yīng)變片類型的選擇

根據(jù)應(yīng)變測(cè)量的目的，被測(cè)試件的材料和應(yīng)力狀態(tài)、測(cè)量精度選擇應(yīng)變片的形式。

對(duì)于測(cè)試點(diǎn)主應(yīng)力方向已知的一維應(yīng)力測(cè)量，選用單軸絲式或箔式應(yīng)變片；

對(duì)于平面應(yīng)變場(chǎng)主應(yīng)力方向已知的二維應(yīng)變測(cè)量，可以使用直角應(yīng)變花，并使其中一條應(yīng)變柵與主應(yīng)力方向一致

PartA電阻應(yīng)變式傳感器對(duì)于應(yīng)變式傳感器，應(yīng)變片的形式主要取決于彈性元件。對(duì)柱式、梁式、環(huán)式等彈性元件，它們工作時(shí)受拉/壓應(yīng)力或彎曲應(yīng)力，所以應(yīng)變片均采用單軸應(yīng)變片；對(duì)于輪輻式等利用剪應(yīng)力測(cè)量的彈性元件，一般使用雙軸45°應(yīng)變片。

如果應(yīng)力方向未知就必須使用三柵或四柵的應(yīng)變花

2.材料的選擇

根據(jù)使用溫度、時(shí)間、最大應(yīng)變量、精度等要求選擇。

PartA電阻應(yīng)變式傳感器3.阻值的選擇國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的常溫應(yīng)變片使用溫度為-30～+600℃，常溫應(yīng)變片一般采用康銅制造；由于基底材料和粘接劑的限制，目前200～250℃的中溫箔式電阻應(yīng)變片一般都使用卡瑪合金制作；工作溫度大于350℃的高溫應(yīng)變片需訂做，常用金屬基底，使用時(shí)用點(diǎn)焊將應(yīng)變片焊接在試件上。

依據(jù)測(cè)量電路或儀器選定應(yīng)變片的標(biāo)稱阻值。如配用電阻應(yīng)變儀，常選用120Ω阻值。PartA電阻應(yīng)變式傳感器4.尺寸的選擇

測(cè)量時(shí)為提高靈敏度，常用較高的供橋電壓，由于350Ω，500Ω等大阻值應(yīng)變片具有通過(guò)電流小、自熱引起的溫升低、持續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)、動(dòng)態(tài)測(cè)量信噪比高等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用越來(lái)越廣

按照試件表面粗糙度、應(yīng)力分布狀態(tài)、粘貼面積大小、應(yīng)變波頻率等選擇尺寸。若被測(cè)試件材質(zhì)均勻、應(yīng)力梯度大，則選用柵長(zhǎng)小的應(yīng)變片；對(duì)材質(zhì)不均勻而強(qiáng)度不等的材料(如混凝土)，或應(yīng)力分布變化比較緩慢的構(gòu)件，應(yīng)選用柵長(zhǎng)大的應(yīng)變片；對(duì)于沖擊載荷或高頻動(dòng)荷作用下的應(yīng)變測(cè)量，還要考慮應(yīng)變片的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。一般來(lái)說(shuō)，應(yīng)變片柵長(zhǎng)越小，測(cè)量頻率越高，越能正確反映出被測(cè)量點(diǎn)的真實(shí)應(yīng)變。PartA電阻應(yīng)變式傳感器型號(hào)與名稱特點(diǎn)和用途柵長(zhǎng)×柵寬/mm×mm標(biāo)稱阻值/Ω基底尺寸/mm×mmSZ-5、10紙基應(yīng)變片SZ-100紙基應(yīng)變片用于金屬、混凝土上應(yīng)力分析5×3100×512010×6BH120-02AA箔式應(yīng)變片BH120-05AA箔式應(yīng)變片BH120-1AA箔式應(yīng)變片BH120-3AA箔式應(yīng)變片BH120-5AA箔式應(yīng)變片環(huán)氧基底，用于應(yīng)力分析0.2×1.60.5×0.81.0×1.03.0×5.65.0×5.81202.4×3.02.4×2.43.2×2.66.8×3.69.0×4.0BH350-1AA箔式應(yīng)變片BH350-2AA箔式應(yīng)變片BH350-3AA箔式應(yīng)變片環(huán)氧基底，用于傳感器1.0×4.82.0×2.43.0×3.03504.0×6.46.0×3.67.6×4.4BH350-1HA箔式應(yīng)變花BH350-2HA箔式應(yīng)變花BH350-3HA箔式應(yīng)變花環(huán)氧基底，用于傳感器，±45°2.0×2.83.0×3.15.0×2.33507.6×5.88.8×6.89.4×10.2BH350-2BA箔式應(yīng)變花BH350-3BA箔式應(yīng)變花環(huán)氧基底，用于傳感器，0°/90°2.0×2.73.0×3.83507.6×6.19.2×7.2BX120-02AA箔式應(yīng)變片BX120-05AA箔式應(yīng)變片BX120-1AA箔式應(yīng)變片酚醛-縮醛基底，用于應(yīng)力分析0.2×1.00.5×0.81.0×1.01202.4×2.42.4×2.43.2×2.6PartA電阻應(yīng)變式傳感器傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器

k0表征金屬絲的靈敏系數(shù)，但金屬絲做成應(yīng)變片后，電阻應(yīng)變特征與單根金屬絲不同。應(yīng)變片通過(guò)粘合劑粘貼在試件上，應(yīng)變時(shí)通過(guò)膠層將試件上的應(yīng)變傳遞到應(yīng)變片敏感柵上，所以實(shí)際的靈敏系數(shù)包括基片、粘合劑、敏感柵的橫向效應(yīng)等因素。做成應(yīng)變片以后，必須重新標(biāo)定。通常采用實(shí)驗(yàn)的方法:按統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，如受單向力拉力或壓力，試件材料為鋼，箔松系數(shù)μ=0.285。因?yàn)閼?yīng)變片粘貼在試件上是一次性的，所以取成品的5%進(jìn)行測(cè)定，取平均值做產(chǎn)品的靈敏系數(shù)，稱“標(biāo)稱靈敏系數(shù)k”，即產(chǎn)品出廠時(shí)標(biāo)注的靈敏系數(shù)。

實(shí)驗(yàn)表明，應(yīng)變片靈敏系數(shù)小于電阻絲靈敏系數(shù)，即,k＜k0

如果實(shí)際應(yīng)用與標(biāo)定條件不同時(shí)，k誤差較大需要修正。3.2金屬應(yīng)變片的主要特性（1）應(yīng)變片靈敏系數(shù)傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器敏感柵是N條長(zhǎng)L的直線和（N-1）個(gè)的圓弧部分組成，直線電阻絲繞成敏感柵后，雖然長(zhǎng)度相同，但圓弧部分應(yīng)變狀態(tài)不同，圓弧段電阻的變化小于沿軸向擺放的電阻絲電阻變化。實(shí)際應(yīng)變變化ε=ΔL/L比拉直了看要小，可見(jiàn)直線的電阻絲作成敏感柵后，雖然長(zhǎng)度相同，但應(yīng)變不同.3.2金屬應(yīng)變片的主要特性（2）橫向效應(yīng)園弧部分使靈敏系數(shù)k0↓下降，這種現(xiàn)象稱為橫向效應(yīng)。敏感柵越窄、基長(zhǎng)越長(zhǎng)，橫向效應(yīng)越小。

為減小橫向效應(yīng)產(chǎn)生的測(cè)量誤差，一般多采用箔式應(yīng)變片，圓弧部分尺寸較大。

傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.2金屬應(yīng)變片的主要特性

應(yīng)變片安裝在自由膨脹的試件上，如果環(huán)境溫度變化，應(yīng)變片的電阻也會(huì)變化，這種變化疊加在測(cè)量結(jié)果中稱應(yīng)變片溫度誤差。應(yīng)變片溫度誤差來(lái)源有兩個(gè)主要因素：電阻絲阻值與溫度關(guān)系：（3）應(yīng)變片溫度誤差及補(bǔ)償環(huán)境溫度變化Δt時(shí)，電阻絲的電阻變化為1.應(yīng)變片溫度誤差式中：R0是溫度為t0時(shí)的金屬絲電阻值；αt是應(yīng)變片電阻溫度系數(shù)。傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.2金屬應(yīng)變片的主要特性

（3）應(yīng)變片溫度誤差及補(bǔ)償因試件使應(yīng)變片電阻產(chǎn)生附加形變?cè)斐傻碾娮枳兓瘻囟茸兓時(shí)引起總的電阻變化△Rt式中：k為應(yīng)變片靈敏度;αt電阻溫度系數(shù);βs電阻絲膨脹系數(shù);βg試件膨脹系數(shù).傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.2金屬應(yīng)變片的主要特性

（3）應(yīng)變片溫度誤差及補(bǔ)償電阻絲阻值與溫度關(guān)系：因環(huán)境溫度改變引起的附加電阻變化與以下內(nèi)容有關(guān):

環(huán)境溫度變化Δt；應(yīng)變片本身的性能參數(shù)___應(yīng)變片靈敏度k;

電阻絲溫度系數(shù)αt、膨脹系數(shù)βs；試件參數(shù)βg。折合成應(yīng)變量（溫度變化引起）傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.2金屬應(yīng)變片的主要特性

（3）應(yīng)變片溫度誤差及補(bǔ)償

溫度補(bǔ)償方法有：線路補(bǔ)償、自補(bǔ)償、輔助測(cè)量補(bǔ)償、熱敏電阻補(bǔ)償、計(jì)算機(jī)補(bǔ)償?shù)取?/p>

自補(bǔ)償法，具有溫度補(bǔ)償作用的應(yīng)變片RB稱為補(bǔ)償片,用特制的溫度補(bǔ)償片進(jìn)行補(bǔ)償。當(dāng)溫度變化時(shí)產(chǎn)生的附加應(yīng)變相互抵消，補(bǔ)償片制作的原理是使εt=0。被測(cè)材料βg給定，制作中改變柵絲的合金成分，控制溫度系數(shù)αt，使βs、βg抵消。2.應(yīng)變片溫度補(bǔ)償傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.2金屬應(yīng)變片的主要特性

（3）應(yīng)變片溫度誤差及補(bǔ)償

R1-應(yīng)變片，RB-補(bǔ)償片，如果R1R3=RBR4，電橋平衡時(shí)輸出為零；若R1、RB溫度系數(shù)相同，當(dāng)無(wú)應(yīng)變而溫度變化時(shí)ΔR1=ΔRB，電橋平衡；當(dāng)有應(yīng)變時(shí)，R1有增量ΔR1，ΔR1=R1k0ε，補(bǔ)償片無(wú)變化，ΔRB=0；電橋輸出U0=AΔR1R3=AR1R3k0ε此時(shí)電橋的輸出電壓與溫度無(wú)關(guān)線路補(bǔ)償（電橋補(bǔ)償）：被測(cè)試件位置上安裝一個(gè)補(bǔ)償片處于相同的溫度場(chǎng)；等臂電橋輸出U0

與橋臂參數(shù)的關(guān)系為：傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.2金屬應(yīng)變片的主要特性

（3）應(yīng)變片溫度誤差及補(bǔ)償

電橋補(bǔ)償方法傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.3電阻應(yīng)變片測(cè)量電路①直流電橋的平衡條件

電橋平衡時(shí):I0=0，U0=0時(shí)（1）直流電橋一般應(yīng)變片阻值變化很小，若k0=2，應(yīng)變片電阻R=120Ω，ε=1000με時(shí)電阻變化僅0.24Ω。要檢測(cè)微小電阻必須經(jīng)過(guò)放大電路放大輸出。通常采用直流電橋或交流電橋?qū)崿F(xiàn)。要滿足電橋平衡條件，必須有對(duì)比積相等，鄰臂比相等E直流供電R1-R4橋臂電阻當(dāng)負(fù)載RL→∞（開(kāi)路），電橋輸出電壓為傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.3電阻應(yīng)變片測(cè)量電路

（1）直流電橋

放大器的輸入阻抗比橋路阻抗大的多，可視為開(kāi)路。設(shè)R1為應(yīng)變片，應(yīng)變時(shí)R1變化量為ΔR1，應(yīng)變片阻值變化,

電橋失衡U0≠0，不平衡輸出電壓為：②電壓靈敏度傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.3電阻應(yīng)變片測(cè)量電路

（1）直流電橋

定義電橋輸出電壓靈敏度為

電橋輸出電壓可近似為②電壓靈敏度，忽略分母中由于，設(shè)橋臂比考慮平衡條件對(duì)于傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器電橋電壓靈敏度討論：

1.電橋的電壓靈敏度Ku越大，電橋輸出電壓越大；

2.Ku與電橋電源E成正比，但供電受應(yīng)變片允許功耗限制；

3.Ku是橋臂比n的函數(shù)，恰當(dāng)選擇橋臂比可提高電壓靈敏度；顯然n=1、R1=R2、R3=R4

時(shí)Ku有最大值，

4.單臂工作片的電橋輸出電壓及電壓靈敏度分別為3.3電阻應(yīng)變片測(cè)量電路

（1）直流電橋

傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.3電阻應(yīng)變片測(cè)量電路

（1）直流電橋等臂電橋n=1時(shí)③非線性誤差補(bǔ)償

實(shí)際輸出值為非線性誤差，忽略了分母中前面計(jì)算中設(shè)將分母按冪級(jí)數(shù)展開(kāi)，略去高階量近似得到單橋非線性誤差傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器對(duì)金屬電阻絲應(yīng)變片，因靈敏系數(shù)k0主要由幾何尺寸引起的，ΔR非常小，電橋非線性誤差可以忽略。對(duì)于半導(dǎo)體應(yīng)變片靈敏度系數(shù)k0主要由電阻率變化引起的，應(yīng)變時(shí)ΔR1/R1

很大，非線性誤差不能忽略。例：金屬應(yīng)變片半導(dǎo)體應(yīng)變片3.3電阻應(yīng)變片測(cè)量電路

（1）直流電橋由式可見(jiàn),非線性誤差與ΔR1/R1成正比傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器實(shí)際電路中非線性誤差總是存在的，為減小非線性誤差常采用差動(dòng)電橋。在試件上安裝兩個(gè)工作片，一個(gè)受拉、一個(gè)受壓，分別接在電橋的相鄰兩個(gè)臂。3.3電阻應(yīng)變片測(cè)量電路

（1）直流電橋③非線性誤差補(bǔ)償當(dāng)有作用力F時(shí)電橋的輸出電壓為傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.3電阻應(yīng)變片測(cè)量電路

（1）直流電橋

半橋電壓靈敏度為：

半橋電路討論：

1.輸出電壓U0與△R/R呈線性關(guān)系，無(wú)非線性誤差；

2.半橋電路（兩個(gè)工作片）的電壓靈敏度Ku是單臂電橋的兩倍；

3.同時(shí)電路具有溫度補(bǔ)償作用。電橋輸出：

按等臂電橋初始條件：同時(shí)

傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.3電阻應(yīng)變片測(cè)量電路

（1）直流電橋

全橋：將電橋四個(gè)橋臂按照對(duì)臂同性、鄰臂異性原則連接四個(gè)工作片ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4

全橋電壓輸出為

全橋電壓靈敏度為全橋輸出電壓靈敏度是單橋的4倍

沒(méi)有非線性誤差。③非線性誤差補(bǔ)償傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.3電阻應(yīng)變片測(cè)量電路

（1）直流電橋

單橋半橋全橋傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.3電阻應(yīng)變片測(cè)量電路

（2）交流電橋

直流電橋優(yōu)點(diǎn)：電源穩(wěn)定、平衡電路簡(jiǎn)單，直流放大器工作頻帶寬，能解決分布電容問(wèn)題，仍是主要測(cè)量電路；缺點(diǎn)：需配用精密穩(wěn)定電源供橋，直流放大器較復(fù)雜，存在零漂和工頻干擾，造價(jià)較高。交流電橋優(yōu)點(diǎn)：放大電路簡(jiǎn)單無(wú)零漂，靈敏度高、穩(wěn)定性好、外界干擾和電源影響小，造價(jià)低，為特定傳感器帶來(lái)方便；缺點(diǎn)：工作頻率上限較低，長(zhǎng)導(dǎo)線時(shí)分布電容影響大，需專用測(cè)量?jī)x器或電路，不易取得高精度。傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.3電阻應(yīng)變片測(cè)量電路

（2）交流電橋

交流電橋由單頻交流電源供電，交流電橋各臂的電阻要考慮分布電容的影響，這時(shí)橋臂不再是純電阻了，可將橋臂視為復(fù)阻阻抗，分別為電源電壓、輸出電壓分別用復(fù)數(shù)表示

交流電橋輸出特征方程為

交流電橋傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.3電阻應(yīng)變片測(cè)量電路

（2）交流電橋

式中：x—電抗、r—電阻、Z—復(fù)數(shù)的模、φ—幅角用指數(shù)形式代入得到交流電橋平衡條件，需滿足兩個(gè)方程式：對(duì)臂復(fù)數(shù)的模積相等，幅角之和相等。交流電橋平衡條件：設(shè)各橋臂阻抗:傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.3電阻應(yīng)變片測(cè)量電路

（2）交流電橋

已知

忽略分母項(xiàng)交流半橋輸出：

交流單橋輸出：

其中,Z1=R1//XC1交流電橋輸出：傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.3電阻應(yīng)變片測(cè)量電路

（2）交流電橋

若半橋Z3、Z4為固定電阻，Z1、Z2為兩個(gè)應(yīng)變片阻值為R1、R2，分布電容為C1、C2，電橋平衡時(shí)實(shí)部、虛部分別相等。交流電橋除滿足電阻平衡條件外,還必須要滿足電容平衡條件：交流電橋輸出用以上參數(shù)代入（半橋）

當(dāng)應(yīng)變引起阻抗變化時(shí),有（增、減）阻抗變化傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.3電阻應(yīng)變片測(cè)量電路

（2）交流電橋

討論：輸出電壓U0有兩個(gè)分量：前一個(gè)分量的相位與輸入電源電壓U同相，叫同相分量；后一個(gè)分量的相位與電源U的相位相差900，叫正交分量。兩個(gè)分量均是ΔR的調(diào)幅波，若采用普通二極管檢波電路無(wú)法檢測(cè)出調(diào)制信號(hào)ΔR，必須采用相敏檢波電路。相敏檢波器只檢出同相分量和反相的調(diào)制信號(hào)，對(duì)正交分量不起檢波作用，只起到濾除作用。傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.3電阻應(yīng)變片測(cè)量電路

（2）交流電橋

實(shí)際應(yīng)用時(shí)，一般情況分布電容會(huì)很小，滿足ωRC《1

例：電源頻率f=1000Hz，R=120Ω，C=1000pF

ωRC≈7.5×10-4,Z≈R，△Z≈△R

即信號(hào)頻率ω不高時(shí)，分布電容C很小時(shí)，交流應(yīng)變電橋仍可看成純電阻性電橋所以輸出電壓在輸出輸入同頻同相時(shí)可寫為傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.3電阻應(yīng)變片測(cè)量電路

（2）交流電橋電容平衡電路調(diào)節(jié)交流高次諧波電阻平衡電路調(diào)節(jié)直流基波成分平衡電路：事實(shí)上交流電橋很難處于平衡狀態(tài)，只能使零輸出盡量小，所以會(huì)產(chǎn)生零輸出，因此須設(shè)置平衡電路。R5R6組成電阻平衡調(diào)節(jié)電路，改變R6使R1R2R5電阻值變化C、R組成電容平衡調(diào)節(jié)電路，改變R使Z1Z2阻抗變化傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.3電阻應(yīng)變片測(cè)量電路

（2）交流電橋平衡電路：傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器

3.4應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用

（1）電阻應(yīng)變儀

電阻式應(yīng)變傳感器的應(yīng)用主要分為兩大類：

1.與彈性元件組合使用，測(cè)量力、壓力、位移、速度、加速度等物理量（如電子秤）。

2.應(yīng)變片直接粘貼在被測(cè)試件上測(cè)量構(gòu)件的應(yīng)力、應(yīng)變、形變（一次性使用）；通過(guò)電阻應(yīng)變儀實(shí)現(xiàn)應(yīng)變測(cè)量.電阻應(yīng)變儀是直接測(cè)量應(yīng)變的專用儀器，在科研和工業(yè)生產(chǎn)中常常要對(duì)構(gòu)件或組件的應(yīng)變進(jìn)行測(cè)量。如:測(cè)量高壓容器的變形時(shí)壓力—高壓氣瓶、高壓鍋爐、高壓鍋;

機(jī)械設(shè)備的構(gòu)件形變研究—火炮炮管、汽車底盤、飛機(jī)機(jī)翼。傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.4應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用

（1）電阻應(yīng)變儀

按測(cè)量應(yīng)變力的頻率可分為

靜態(tài)應(yīng)變儀,動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀又可細(xì)分為：靜態(tài)——5Hz；靜動(dòng)態(tài)——幾百Hz；動(dòng)態(tài)——5KHz；超動(dòng)態(tài)——幾十KHz。不同應(yīng)變頻率范圍的應(yīng)變儀，數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)處理電路有較大差別。傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.4應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用

（1）電阻應(yīng)變儀

應(yīng)變儀電路主要包括:電橋、振蕩器、放大器、相敏檢波器、濾波器、轉(zhuǎn)換和顯示

傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.4應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用

（1）電阻應(yīng)變儀

音頻振蕩器、電橋、差動(dòng)放大器、相敏檢波器、移相器、濾波器、顯示

應(yīng)變儀實(shí)驗(yàn)電路傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.4應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用

（1）電阻應(yīng)變儀

交流電橋，測(cè)20-200Hz應(yīng)變力，輸出調(diào)幅調(diào)制波；

振蕩器，產(chǎn)生400-2000Hz等幅正弦波提供電橋電壓和相敏檢波器參考電壓；

差動(dòng)放大器，將電橋輸出信號(hào)放大,調(diào)幅波的負(fù)應(yīng)變信號(hào)反向輸出;

相敏檢波器，如果應(yīng)變有拉和壓應(yīng)變，可通過(guò)相敏檢波電路區(qū)分雙向信號(hào)；

低通濾波器去掉高頻保留低頻應(yīng)變信號(hào),

還原被檢測(cè)的信號(hào)。

相移器，相敏檢波器的參考信號(hào)與被測(cè)信號(hào)有嚴(yán)格的相位關(guān)系,相敏檢波電路要求相位可調(diào)，由相移電路完成。傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.4應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用（2）相敏檢波器

相移電路相移電路中A1，A2無(wú)放大作用：

A1R1R3C1超前相移；

R1=R3時(shí)，K1=V10/V1=1，

φ（ω）=（-π）-2tg-1ωR2C1

A2R4R5C2滯后相移；

R4=R5時(shí)，K2=1

，

φ（ω）=-2tg-1ωRwC2。

ω=2πf,f一定時(shí)，Rw

=0-10k，變化相移Δφ，Rw

一定時(shí)f引起相移變化傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.4應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用

（2）相敏檢波器

相敏檢波器可以區(qū)分正負(fù)極性的雙相信號(hào)，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.相敏檢波器有兩個(gè)作用：一是只對(duì)同相信號(hào)檢波；二是識(shí)別調(diào)制信號(hào)的正負(fù)。

開(kāi)關(guān)型相敏檢波電路適用于調(diào)制信號(hào)頻率較高的情況，開(kāi)關(guān)型相敏檢電路采用集成運(yùn)算放大器組成整形電路和輸出電路。傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.4應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用

V1是放大器輸出，相敏檢波器輸入；

V2是相移器輸出，相敏檢波參考信號(hào)輸入；

V3是相敏檢波器輸出；場(chǎng)效應(yīng)管3DJ7的通斷控制A2運(yùn)放的輸出相位極性。（2）相敏檢波器

傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.4應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用橋梁固有頻率測(cè)量

懸臂梁固有頻率測(cè)量

傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.4應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用橋梁固有頻率測(cè)量電路頻率計(jì)傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.4應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用力傳感器的彈性元件有：柱式、梁式、環(huán)式、輪輻式等①

柱式力傳感器

有空心（筒形）、實(shí)心（柱形）兩種,在圓筒（柱）上按一定方式粘貼應(yīng)變片，圓筒（柱）在外力F作用下產(chǎn)生形變，對(duì)實(shí)心圓柱作用產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)椋菏街校篖為彈性元件的長(zhǎng)度；E為彈性模量；

S為彈性元件的橫截面積；應(yīng)力σ=F/S；可見(jiàn)應(yīng)變與力成正比關(guān)系，要提高變換靈敏度必須減小橫截面積S，但S小抗彎能力差易產(chǎn)生橫向干擾。為解決這一矛盾多采用空心圓筒，空心圓筒在同樣橫截面積情況下橫向剛度大。（3）力傳感器（測(cè)力與秤重）

傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.4應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用實(shí)心圓柱H≥2D+L

空心圓柱H≥Dd+L試驗(yàn)研究結(jié)果建議選用以下公式：柱式力傳感器結(jié)構(gòu)F=100×103N

H柱高,D外徑,d空心內(nèi)徑,L應(yīng)變片基長(zhǎng)柱式力傳感器量程在0.1～100噸之間，國(guó)產(chǎn)有

BLR-1型測(cè)拉力、BHR型測(cè)荷重傳感器,火箭發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)架都采用空心圓柱結(jié)構(gòu)。（3）力傳感器

傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.4應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用圓柱面展開(kāi)的應(yīng)變片粘貼圖（3）力傳感器傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.4應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用應(yīng)變片均勻貼在圓柱表面中間部分，R1R3、R2R4串聯(lián)擺放在兩對(duì)臂內(nèi)，當(dāng)有偏心應(yīng)力時(shí)，一方受拉另一方受壓產(chǎn)生相反變化，可減小彎矩的影響。橫向粘貼應(yīng)變片為溫度補(bǔ)償片有提高靈敏度的作用。

橋路連接圖靈敏度按半橋計(jì)算，電橋輸出為

R=R1=R2=R3=R4，受力方向相同（3）力傳感器傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.4應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用

荷重傳感器彈性元件形式（3）力傳感器柱式力傳感器傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.4應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用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(shí)，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)椋菏街校菏橇荷蠎?yīng)變片至自由端距離，

b、h分別為梁的寬度和梁的厚度。②懸臂梁式力傳感器

等截面梁、等強(qiáng)度梁兩種形式，彈性元件一端固定,力作用在自由端（3）力傳感器傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.4應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用等截面梁因?yàn)閼?yīng)變片的應(yīng)變大小與力作用的距離有關(guān)，所以應(yīng)變片應(yīng)貼在距固定端較近的表面，順梁的方向貼上下各貼兩只。四個(gè)應(yīng)變片組成全橋，上面兩個(gè)受壓時(shí)下面兩個(gè)受拉。保證對(duì)臂同極性、鄰臂反極性連接。

這種傳感器適用于測(cè)量500Kg以下荷重。（3）力傳感器傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.4應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用等強(qiáng)度梁：懸臂梁長(zhǎng)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(shí)，距作用點(diǎn)任何截面積上應(yīng)力相等，應(yīng)變片的應(yīng)變大小為：為梁的長(zhǎng)度,當(dāng)力作用在自由端時(shí)，梁表面產(chǎn)生應(yīng)變相等，對(duì)應(yīng)變片粘貼位置要求不嚴(yán)，使用更為方便。（3）力傳感器傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.4應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用各種形式梁（3）力傳感器傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.4應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用各種平行雙孔梁各種形式的應(yīng)變梁（3）力傳感器S型拉力梁稱重測(cè)力傳感器>剪切梁式

測(cè)扭矩力傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.4應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用輪輻式傳感器結(jié)構(gòu)主要由五個(gè)部分組成：輪轱、輪圈、輪輻條、受拉和受壓應(yīng)變片,通過(guò)測(cè)量輪輻條對(duì)角線方向(450)的線應(yīng)變測(cè)力。8個(gè)應(yīng)變片分別粘貼在四個(gè)輪輻條的正反兩面組成全橋.

扁平外型有大的抗載能力，可承受大的偏心度和側(cè)向力，埋在地下用于測(cè)量行走中的拖車、卡車，可根據(jù)輸出對(duì)超載車輛報(bào)警。③輪輻式測(cè)力傳感器（剪切力）（3）力傳感器側(cè)視俯視傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.4應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用③輪輻式測(cè)力傳感器（剪切力）（3）力傳感器汽車衡器電子臺(tái)秤傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.4應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用膜片式傳感器的彈性敏感元件是一個(gè)圓形的金屬膜片，應(yīng)變片粘貼在膜片上。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(shí)，膜片的另一面有徑向應(yīng)變?chǔ)舝和切向應(yīng)變?chǔ)舤。應(yīng)變值分別為：式中：

r——膜片半徑

h——膜片厚度

E——膜片彈性模量

μ——膜片泊松比x——任意點(diǎn)離圓心距離④膜片式壓力傳感器（3）力傳感器R1

R20.58R3

R4P傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.4應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用膜片中心處，x=0，

εr與εt

都達(dá)到正的最大值，這時(shí)切向應(yīng)變和徑向應(yīng)變?yōu)椋?/p>

膜片邊緣處x=r,

切向應(yīng)變?chǔ)舤=0,

徑向應(yīng)變?chǔ)舝達(dá)到負(fù)的最大值。徑向應(yīng)變?chǔ)舝

=0處的位置，在距圓心的圓環(huán)附近。

④膜片式壓力傳感器（3）力傳感器R1

R20.58R3R4傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器根據(jù)應(yīng)力分布粘貼四個(gè)應(yīng)變片，R2、R3粘貼在正的最大區(qū)域,R1、R4粘貼在負(fù)的最大區(qū)域,即是粘貼在

r=0.58的內(nèi)外兩側(cè)。

R1、R4測(cè)量徑向應(yīng)變?chǔ)舝（負(fù)），R2、R3測(cè)量切向應(yīng)變?chǔ)舤（正），四個(gè)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(bǔ)償作用。傳感器一般可測(cè)量105～106Pa

的壓力。R1R20.58R3R43.4應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用④膜片式壓力傳感器（3）力傳感器傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.4應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用

基本結(jié)構(gòu)由懸臂梁、應(yīng)變片、質(zhì)量塊、機(jī)座外殼組成。懸臂梁（等強(qiáng)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。

殼體機(jī)座aFR1R2m充滿硅油⑤應(yīng)變式加速度傳感器（3）力傳感器當(dāng)殼體與被測(cè)物體一起作加速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，懸臂梁在質(zhì)量塊的慣性作用下作反方向運(yùn)動(dòng)，使梁體發(fā)生形變，粘貼在梁上的應(yīng)變片阻值發(fā)生變化。通過(guò)測(cè)量阻值的變化求出待測(cè)物體的加速度。

傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.4應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用⑤應(yīng)變式加速度傳感器（3）力傳感器應(yīng)變片式加速度傳感器不適于測(cè)較高頻率的振動(dòng)沖擊,常用于低頻振動(dòng)測(cè)量,范圍在10～60Hz.傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.4應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用電子秤應(yīng)用電路（3）力傳感器集成器件MC14433為A/D轉(zhuǎn)換集成塊，4511為L(zhǎng)ED顯示驅(qū)動(dòng)，1413為位選，1403提供主集成電路穩(wěn)定比較電壓，7650為斬波穩(wěn)零單片集成運(yùn)算放大器，放大傳感器輸出的電壓信號(hào)。傳感器用BLR型拉壓式傳感器，圖中RA、RB、RC、RD為傳感器中應(yīng)變電阻。穩(wěn)壓電路7805向整個(gè)電路提供5V電壓，7805的輸人電壓在8－15V時(shí)正常工作。也可用交流220V降壓、整流、濾波后，提供給儀器使用。電子秤應(yīng)用電路

傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.4應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用電子皮帶秤原理（3）力傳感器測(cè)量皮帶運(yùn)輸機(jī)上傳送固體物料的瞬時(shí)值和輸出總量；系統(tǒng)需要通過(guò)測(cè)力和測(cè)速兩套測(cè)試裝置實(shí)現(xiàn)；若單位皮帶長(zhǎng)度的物料重p，皮帶的運(yùn)行速度是υ，輸送物料的瞬時(shí)量Q=p×υ之積（單位時(shí)間重量）,

將該量對(duì)輸送時(shí)間t

積分可得出輸出總量。測(cè)力傳感器測(cè)速P固體物料υ皮帶速度驅(qū)動(dòng)輪傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.4應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用電子皮帶秤原理（3）力傳感器托輥秤架交流電橋放大檢波U-I轉(zhuǎn)換瞬時(shí)顯示總量顯示積分（t)Ui(f)測(cè)力傳感器光電傳感P固體物料υ皮帶速度驅(qū)動(dòng)輪ΔR/R電橋輸出：U=Ui×ΔR/R放大檢波輸出：U0∝ΔR/R×Ui瞬時(shí)顯示：Q=p×υ輸出總量=∫Qdt傳感器原理及應(yīng)用第3章應(yīng)變式傳感器3.4應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用應(yīng)變測(cè)量:

將半導(dǎo)體條制作成敏感元件粘貼在被測(cè)試件上。壓力測(cè)量:

與金屬膜