第2章电阻应变式传感器2PPT.ppt

* 3、阻值选择 依据测量电路和仪器选定应变计的标称阻值。 一般情况选用120Ω阻值； 为提高灵敏度，应采用较高的供桥电压和较小的工作电流，则选用较高的标称阻值，如：350Ω、500Ω或1000Ω阻值。 4、尺寸选择 按照试件表面粗糙度、应力分布状态和粘贴面积大小等选择尺寸。 5、其它 指特殊用途、恶劣环境、高精度要求等情况。 标称阻值： 应变片在常温（20℃）常压（1个大气压）不加负载时的阻值。 * 第五节 测量电路 1、直流电桥 2、交流电桥 * 横向效应系数 H 应变片横向灵敏度系数 Ky 与轴向灵敏度系数 Kx 之比值，称为应变片的横向效应系数 H。 式中： n 纵栅的根数 l 纵栅的长度 r 横栅的半径 推导过程见教材23-24页 由上式可见 横栅半径 r 愈小，纵栅长度 l 愈长，则 H 愈小。 即敏感栅之间的距离越窄、基长越长的应变片，其横向效应系数H越小，横向效应引起的误差越小。 * 采用短接式或直角式横栅，使横栅圆弧半径为零，可以克服横向效应的影响。箔式应变片就是据此设计的。 （不能完全消除，因为横栅依然存在） 减小横向效应的办法 — 短接式、直角式横栅 短接式横栅 * 进一步说，它是指粘贴在试件上的应变片，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量（输出）最大不同（差）值。见下图。 （3）机械滞后 Zi （迟滞） 应变片在测量时，加载和卸载过程中的灵敏度系数不一致；即在增加或减少机械应变的过程中，对同一机械应变，应变片的（输出）指示值不同，其差值即为机械滞后。 造成机械滞后的原因是 由于敏感栅基底和粘贴剂材料性能， 被测量过载、过热， 会使应变片产生残余变形， 导致应变片输出不重合。 通常在室温条件下，要求机械滞后 Zi 3～10με。 实际中，可在测试前通过多次重复预加、卸载，来减少机械滞后产生的误差。 0 1000 机械应变 （με） 指示应变 zi max 应变片机械滞后特性 με 加载 卸载 zi εi * 应变片在恒温恒载条件下，输入信号恒定时，应变片指示应变值随时间单向变化的特性称为蠕变。如图所示。 试件空载（无输入信号）时，应变片指示应变值仍随时间变化的现象称为零漂。如图所示。 蠕变反映了应变片在长时间工作中对时间的稳定性; 通常要求θ 3～15με。 （4）蠕变θ 和零漂 P0 蠕变θ （时间漂移） 零漂 P0 （零点时间漂移） 引起蠕变的主要原因 制作应变片时内部的内应力和工作中出现的剪应力，使敏感栅金属丝、基底，尤其是胶层之间产生的滑移所致。 适当减薄胶层和基底，并使之充分固化，有利于蠕变性能的改善。 θ P0 时间 0 ±1000 με 指示应变 应变片的蠕变和零漂特性 * 应变片的线性特性，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制值时，应变片的输出特性将出现非线性。 （5）应变极限εlim 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。如下图所示。 应变极限是衡量应变片测量范围和过载范围能力的指标 通常要求εlim≥8000με 10%真实应变 με με εlim 指示应变 应变片的应变极限特性 0 真实应变 影响εlim的主要因素及改善措施，与蠕变基本相同。 * 实验表明，机械应变波是以相同于声波的形式和速度在材料中传播的。当它依次通过一定厚度的基底、胶层和栅长 l 而为应变片所响应时，就会有时间的迟后。应变片的这种响应迟后对动态（高频）应变测量会产生误差。 2、动态特性 * 应变片对正弦波的响应是在其栅长 l 范围内所感受应变量的平均值。因此，响应波的幅值将低于真实应变波，从而产生误差。 下图表示频率为 f，幅值为ε0 的正弦波，以速度υ沿着应变片纵向x方向传播时，在某一瞬时t 的分布图。 应变片对正弦波的响应 应变片中点xt 的瞬时应变为 εt =ε0sin(2 π/λ)xt ，而栅长l 范围 [xt±(l/2)] 内的平均应变为: （1） 对正弦波的响应 （式2-18） x ò + - 2 0 = 2 / 2 / sin 1 l l xt t p x dx l l p e e x * 由此产生的相对误差为 πl πl 考虑到(πl/λ)＜＜1，将sin / 展成级数，并略去高阶小量后可解得 λ λ 由上式可见，粘贴在一定试件（υ为常数）上的应变片对正弦应变的