传感器与检测技术第二版陈洁黄鸿第三次课应变片特性温度补偿电路测量2003讲义.pptVIP

电阻应变片传感器;复习;2. 传感器的构成;;金属电阻应变片; 传感器的分类;7、金属应变片有（ ）和 （ ）。 ;电阻应变片的特性 ;电阻应变片的主要特性;2.横向效应 ;3、机械滞后 实用中，由于敏感栅基底和粘结剂材料性能，或使用中的过载，过热，都会使应变产生残余变形，导致在恒温条件下增(加载)、减(卸载)试件应变的过程中，对应同一机械应变所指示应变输出的不重合。这种不重合性用机械滞后(Zj)来衡量。;4、 应变极限 应变的线性(灵敏系数为常数)特性， 只有在一定的应变限度范围内才能保持。当试件输入的真实应变超过某一限值时，应变的输出特性将出现非线性。在恒温条件下，使非线性误差达到10%时的真实应变值，称为应变极限 εlim。 ;5、 应变片的温度误差 由于测量现场环境温度的改变而给测量带来的附加误差， 称为应变片的温度误差。 产生应变片温度误差的主要因素有下述两个方面。 1) 电阻温度系数的影响 2) 试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数不同的影响 ;试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数不同产生附加形变会导致电阻变化 实验：双金属片;电阻应变片的温度补偿方法 1) 应变片的自补偿法 这种温度补偿法是利用自身具有温度补偿作用的应变片(称之为温度自补偿应变片)来补偿的。;U0=A（R1R4-RBR3） ;当被测试件不承受应变时，R1和RB又处于同一环境温度为t的温度场中，调整电桥参数使之达到平衡，此时有 ; 当温度升高或降低Δt=t-t0时，两个应变片因温度而引起的电阻变化量相等，电桥仍处于平衡状态， 即 ; 应当指出，若要实现完全补偿，上述分析过程必须满足以下4个条件： ① 在应变片工作过程中，保证R3=R4 ② R1和RB两个应变片应具有相同的电阻温度系数α、线膨胀系数β、应变灵敏度系数K和初始电阻值R0（应变片型号相同） ③ 粘贴补偿片的补偿块材料和粘贴工作片的被测试件材料必须一样，两者线膨胀系数相同。（R1，RB所粘贴试件相同） ④ 两应变片应处于同一温度场。（应变片所处环境相同） ;金属电阻应变片的材料 对电阻丝(敏感栅)材料应有如下要求： ① 灵敏系数大， 且在相当大的应变范围内保持常数； ②ρ值大，即在同样长度、同样横截面积的电阻丝中具有较大的电阻值； ③ 电阻温度系数小，否则因环境温度变化也会改变其阻值； ④ 与铜线的焊接性能好， 与其它金属的接触电势小； ⑤ 机械强度高， 具有优良的机械加工性能。 ;电阻应变片的测量电路;4.4.1 直流电桥 1. 直流电桥平衡条件 当RL→∞时，电桥输出电压为 ;当电桥平衡时，Uo=0，则有 ;单臂电桥;双臂电桥（差动半桥）;全桥差动电路 ;设桥臂比n=R2/R1，由于ΔR1R1，分母中ΔR1/R1可忽略， 并考虑到平衡条件R2/R1=R4/R3， 则可写为 :;电桥电压灵敏度定义为 ;由dKU/dn = 0求KU的最大值，得 ; 3. 非线性误差及其补偿方法 略去分母中的ΔR1/R1项，电桥输出电压与电阻相对变化成正比的理想情况下得到的。 实际情况则应按下式计算， 即 ;如果是四等臂电桥，R1=R2=R3=R4，即n=1， 则 ;全桥差动电桥 ;该电桥输出电压为;全桥差动电桥 ;若ΔR1=ΔR2=ΔR3=ΔR4，且R1=R2=R3=R4，则 ;4.5 应变式传感器的应用 ;力传感器的弹性元件有：柱式、梁式、环式、轮辐式等： 1. 柱式力传感器有空心（筒形）、实心（柱形） 在圆筒（柱）上按一定方式粘贴应变片，圆柱 （筒）在外力F作用下产生形变; 1. 柱（筒）式力传感器;;（c） 圆柱面展开图;;应变片的应用---力及压力传感器;; 因为应变片的应变大小与力作用的距离有关，所以应变片应贴在距固定端较近的表面，顺梁的方向贴上下各贴两只。 四个应变片组成全桥。上面两个受压时下面两个受拉。 这种传感器适用于测量500Kg以下荷重。;b0;3. 环式力传感器 ;;;轮辐式传感器测量桥路 ;4.5.2 应变式压力传感器 应变式压力传感器由电阻应变计、弹性元件、外壳及补偿电阻组成。一般用于测量较大的压力。它广泛用于测量管道内部压力,内燃机燃气的压力,压差和喷射压力,发动机和导弹试验中的脉动压力,以及各种领域中的流体压