应变传感器.docVIP

应变传感器是利用电阻应变效应做成的传感器 电阻应变计：（应变计）一种能将机械构件上的应变的变化转换为电阻变化的传感器 排成网状的高阻金属丝、栅状金属箔或半导体片构成的敏感栅 敏感栅用粘合剂贴在绝缘的基片上 敏感栅上贴有盖片即保护片 电阻丝较细 0.015~0.06mm 电阻丝的两端含有较粗的低阻镀锡铜丝（0.1~0.2mm）作为引线与测量电路相连 l栅长（应变计的标距） a栅宽 电阻应变效应 l为长A为截面面积 R=ρl/A 对两边求ln得 lnR=lnρ+ln l- lnA 求全微分得 R/R=△l／ｌ － △Ａ/A　+ △ρ/ρ Ａ＝π／４ ｌｎＡ＝ｌｎ　π／４ 求全微分得 △A/A=2△d / d 因为泊松系数μ=－△ｄ/ d /△ l / l 所以△R/R=△ｌ/ｌ(1+2μ) + △ρ/ρ= △ l / l 则= △R/R / △ l / l =1+2μ+ △ρ/ρ / △ l / l 为单根导电线的灵敏系数， 1+2μ由导电丝的几何尺寸的改变引起 第二项是由受力后电阻率变化引起的 ρ/ρ = π T (T为应力, π为压阻系数，ξ为应变) T=Eξ=E △ l / l 则有=△R/R / ξ=1+2μ+π E 对金属来说π E很小 ，可以忽略不计，μ为0.25~0.5，故=1+2μ 约为1.5~2 对半导体来说π E比1+2μ大的多 ，π =（40-50） E(杨氏模量)=1.67 则π E约为50~100 ，故1+2μ可以忽略不计 故半导体的灵敏度比金属大50~100倍 应变计的主要特性 灵敏度系数k 横向效应 π11纵向压阻系数 π12横向压阻系数 π44剪切向压阻系数 对于P型硅π44有最大值 对于N型硅π11有最大值 3应变计的动态特性 应变波为阶跃波轴向通过敏感栅时输出量从最大值的10%到90%为 上升时间=0.8L/v 频率：0.35/=0.44v/L 钢材的波速5000m/s 应变波为正弦波 e相对误差=1/6 [(πL/λ)平方] 应变计的粘贴 粘合剂不仅要求粘结力强，还要剪切弹性模量大，能真实的传递试件的应变。还要有高的绝缘电阻，良好的防潮防油以及简便的特点 电桥原理 电桥测量电路有直流放大和交流供桥载波放大。 直流电桥的特性方程和平衡条件 开路电压： 内阻R 先求短路电流 即Rf=0时的那根线上的电流 电桥原理 温度误差及其补偿 电桥补偿法 自补法 电阻应变仪 应变式传感器的应用 应变式测力传感器 它是由弹性体、应变计和外壳组成。弹性体是测力传感器的基础，应变计是传感器的核心。根据弹性体的机构形式可以分为：柱式、轮辐式、梁式、环式等。 柱式传感器：测量范围为几百公斤到几百吨，不足是截面积随载荷改变所导致的非线性 轮辐式传感器：测量范围500公斤到5万公斤， 可抗大的偏心和侧向力，有良好的线性。 悬臂梁式传感器：低外形、高精度、抗偏、抗侧性能优越的称重测力传感器。采用弹性梁及电阻应变计作为敏感转换元件，组成全桥电路。用于测小载荷的力 环式传感器 应变式压力传感器 用于测较大的压力 筒式压力传感器 膜式压力传感器 组合式压力传感器（用的少） 应变式加速度传感器 薄膜技术：在一定的基底上，用真空蒸镀、溅射、化学气相沉淀等工艺技术加工成零点几微米至几微米的金属、半导体或氧化物薄膜的技术。 微细加工技术：利用硅的异向腐蚀特性和腐蚀速度与掺杂浓度有关，对硅材料进行微细加工制作复杂微小的敏感元件技术。