【2017年整理】§2-3应变片.pptVIP

§2-3应变片;电阻应变片的工作原理; 弹性区内的应变和应力成正比； 塑性区内的特性是不可逆的。在移去外力后，依然存在应变。 ;在力F的作用下，当长度为l的导线被拉伸后，导线宽度t会变的变化，由伯松定律: ν= - (Δt/t) / (Δl/l) 2－4 式中，ν是泊松系数，一般范围：0 ν0.5，负号表示拉长后宽度变窄。 铸铁：ν= 0.17 钢： ν= 0.303 铜： ν= 0.33;对于直径为D的圆截面导线有 A=πD2/4 ΔA/A=2ΔD/D=-2 v （Δl / l） 经整理（2－2）式可变为： ΔR/R= (Δl/l )+ 2 v (Δl / l) + Δρ/ρ = (Δl/l) （1＋ 2 v ) + Δρ/ρ = ε (1＋ 2 v ) + Δρ/ρ 通常把单位应变所引起的电阻相对变化称为应变片的灵敏系数G，其表达式为： G=（ΔR/R） / ε = (1＋ 2 v ) + (Δρ/ρ)/ ε 2-4 上式表明的灵敏系数由两部分组成： (1＋ 2 v ) －－几何尺寸变化 (Δρ/ρ)/ ε－－电阻率变化 (金属材料忽略，半导体材料较大） 大量试验表明，在很大的范围内，电阻的相对变化与应变成正比，即G为常数， 可写成 ΔR/R= Gε 2-5;对于金属应变材料 :1.7 G 4.5 对于半导体应变材料：受力时，除了尺寸变化外，电导率变化明显超过尺寸变化的影响， 40 G 200。 载流子数相当少的半导体有较大的灵敏系数，但对温度非常敏感。载流子多的半导体灵敏系数较低，但对温度的依赖相对小。 金属应变片和半导体应变片的典型特征 ;箔式应变片 如上图所示。;应变片的安装 如上图所示。;应变片主要特性 1灵敏系数： G=（ΔR/R） / ε ，在相当大的应变范围内是常数。 2横向效应：越小越好，对于箔式应变片，横向灵敏系数是纵向的1％～2%。 3机械滞后：加载和卸载特性曲线的最大偏差。 4温度效应：环境温度变化引起的电阻变化（主要是电阻温度系数和基体材料变形的影响）。可采用自补偿或线路补偿法减小。 5零漂及蠕变 零漂指没有机械应力，恒定外部温度的条件下，电阻的变化。 蠕变指在恒定机械应力，恒定外部温度的条件下，电阻的变化。 6应变极限：应变片的指示应变和试件的真实应变的相对误差达到规定值时的真实应变值 7疲劳寿命：在恒定幅值的交变应变力作用下，可以连续工作而不产生疲劳损坏的循环次数。 8绝缘电阻： 应变片引线与基体之间的电阻值。 9最大工作电流：不影响应变片工作特性的最大工作电流。电流过大会提高灵敏度，但会使应变片本身发热，零漂及蠕变增加。 基体是良导热体（钢、铜、铝等），最大电流为25mA； 基体是不良导热体（塑料、石英、木材等），最大电流为5mA。 10动态响应：应变片的尺寸应远小于机械波的波长。;几种常用应变片材料;应变片各种类型;应变片各种应用;(a)悬臂梁：应变片1检测应变，独立应变片3用于温度补偿。 (b)悬臂梁：应变片1检测应变，在同一悬臂正交放置应变片3用于温度补偿。 (c)圆柱负荷传感器：三组纵向应变片1检测应变，三组横向放置应变片3用于温度补偿。 (d)支柱负荷传感器：两组纵向应变片检测应变，两组横向放置应变片用于温度补偿。 (e)支柱负荷传感器：两组纵向应变片检测应变，两组独立放置应变片用于平衡电桥。 (e)剪切应力传感器：用来检测剪切力应变。 ;剪切式力传感器;剪切式力传感器;加速度传感器;扭矩传感器;压力传感器