汽车工程测试技术基础(龚元明2012年-第5讲--第4章-电阻式传感器-69).pptVIP

根据其材料不同，应变片可分为金属电阻应变片和半导体电阻应变片两大类。 4.2 电阻应变片式传感器 温度误差 应变丝的线膨胀系数； 试件的线膨胀系数 温度误差及其补偿 1、敏感栅电阻随温度的变化引起的误差。当环境温度变化△t 时，敏感栅材料电阻温度系数为 ，则引起的电阻相对变化为 2、试件材料的线膨胀引起的误差。当温度变化△t 时，因试件材料和敏感栅材料的线膨胀系数不同，应变片将产生附加拉长（或压缩），引起的电阻相对变化 4.2 电阻应变片式传感器 U0 R1 R4 R3 U Rb F F R1 Rb R1 +⊿R Rb -⊿R U0 R1＋⊿R R4 R3 U Rb－⊿R ① 电桥补偿法 常用的最好的补偿方法。 4、温度误差补偿 4.2 电阻应变片式传感器 优点： 简单、方便，在常温下补偿效果较好 缺点： 在温度变化梯度较大的条件下，很难做到工作片与补偿片处于温度完全一致的情况，因而影响补偿效果。 4.2 电阻应变片式传感器 ② 应变片的自补偿法 粘贴在被测部位上是一种特殊应变片，当温度变化时，产生的附加应变为零或相互抵消，这种应变片称为温度自补偿应变片。利用这种应变片来实现温度补偿的方法称为应变片自补偿法。 a. 选择式自补偿应变片 b. 双金属敏感栅自补偿应变片 4.2 电阻应变片式传感器 a. 选择式自补偿应变片 实现温度补偿的条件为 当被测试件的线膨胀系数βg已知时，选择敏感栅材料，使 即可达到温度自补偿的目的。 应变丝的线膨胀系数； 试件的线膨胀系数 4.2 电阻应变片式传感器 b. 双金属敏感栅自补偿应变片 敏感栅丝由两种不同温度系数的金属丝串接组成 选用两者具有不同符号的电阻温度系数，调整R1和R2的比例，使温度变化时产生的电阻变化满足 通过调节两种敏感栅的长度来控制应变片的温度自补偿，可达±0.45με/℃的高精度 组合自补偿法 R1 R2 4.2 电阻应变片式传感器 利用半导体材料的压阻效应和微电子技术制成的，是一种新的物性型传感器。 压阻效应：指当半导体材料在某一轴向受外力作用时，其电阻率发生变化的现象。 π为半导体材料的压阻系数 补充： 压阻式传感器 缺点：温度系数大，应变时非线性比较严重，稳定性和可重复性不如金属应变片。 优点：灵敏度高，比金属丝式高50~80倍、尺寸小，横向效应小，动态响应好、精度高、易于微型化和集成化等。 补充： 压阻式传感器 4.2.2 应变片测量电路 应变片测量电路 V E R1 R2 R3 R4 平衡条件 当R1=R2=R3=R4=R，电桥输出： 直流电桥 R1 R2 R4 R3 Ui IL RL U0 4.2.2 应变片测量电路 主要内容 4.3 工程应用 4.4 电阻式传感器在汽车上的应用 4.2 电阻应变式传感器 4.1 变阻器式传感器 第4章 电阻应变片式传感器 一、电阻应变片式传感器弹性元件 4.3 工程应用 一、电阻应变片式传感器弹性元件 4.3 工程应用 （1）柱式弹性元件 4.3 工程应用 特 点： 结构简单、紧凑、可承受很大的载荷。 两种形式： 按其截面形状可分为矩形和圆柱形，多采用薄壁圆筒形结构。 受 力： 弹性元件不仅受压力或者拉力，还受横向力和弯矩，断面上应力分布不均匀。通过适当的布片和接桥，减少横向力和弯矩的影响； 4.3 工程应用 （2）环形弹性元件 应变片贴在弯矩较大处的内外表面。当圆环受压时，贴片处的外表面是正应变(拉伸应变)，内表面是负应变(压缩应变)，四个应变片可连接成差动全桥。环状弹性元件可做成拉压力传感器，既可测拉伸力，又可测压缩力，而且量程可很小。 特点：结构简单、自振频率高、坚固且稳定性好、应力分布变化大、应力有正有负。 4.3 工程应用 （3）梁式弹性元件 两端固定简支梁，应变片贴在应变最大的中心部位，在上下表面各贴两片。当梁受力作用时，上表面的应变片为压应变，下表面的应变片为拉应变，四个应变片组成全桥差动结构。 特点：灵敏度高、适用于测量小载荷 4.3 工程应用 转矩的测量方法：通常是将转矩传感器直接串接到各种机械的传动系统中。 贴片方式：当圆轴受纯转矩时，在与其轴母线成45度角的方向为主应力方向，而且相互垂直方向上的拉、压主应力绝值对相等，符号相反，因此可沿与轴母线成45度的方向垂直贴片。 受力特点：除受转矩外，还受轴向力和弯矩的作用为消除轴向力和弯矩，其布片方式如图所示。 二、转矩传感器 4.3 工程应用 二