第3章 应变式传感器.ppt.pptVIP

利用自身具有温度补偿作用实现应变片的补偿。 当被测试件的线膨胀系数βg已知时，如果电阻温度系数α0、灵敏系数K0、线膨胀系数βs选择合理，满足上式，则不论温度如何变化，均有ΔRt /R0=0，从而达到温度自补偿的目的，消除热输出误差。 实现温度自补偿的条件： 应变片自补偿 电桥电路的平衡条件：R1R4=R2R3　 相对两臂电阻的乘积相等，相邻两臂电阻的比值相等 或 电阻应变片的测量电路--直流电桥 金属应变片 单臂桥 电桥输出 电压灵敏度 半桥 全桥 【例】有一吊车的拉力传感器如图所示。其中电阻应变片R1、R2、R3、R4贴在等截面轴上。已知R1、R2、R3、R4标称阻值均为120Ω，桥路电压为2V，物重m引起R1、R2变化增量为1.2Ω，求： ① 画出应变片组成的电桥电路。 ② 计算其输出电压和电桥输出灵敏度。 ③ 说明R3、R4起到什么作用？ 解：① 应变片组成半桥电路 ③ R3、R4可以进行温度补偿 ② 压力 p 作用下，膜片产生径向应变 切向应变 p:膜片上均匀分布的压力 R、h:膜片的半径和厚度 x :离圆心的径向距离 E:膜片的弹性模量 μ:膜片的泊松系数 径向应变 切向应变 3.5.2 应变式压力传感器 图为膜片式压力传感器，应变片贴在膜片内壁，在 由图(b)知, 膜片弹性元件承受压力p时，其应变变化曲线的 特点：当 x = 0 时，εrmax=εtmax 当 x=R 时，εt = 0,　εr= -2εrmax ∴ 一般在平膜片： 圆心处切向粘贴R1 , R4边缘处沿径向粘贴R2,R3 接在桥路的相对臂内， 构成全桥测量电路。 以提高灵敏度， 并进行温度补偿。 径向应变 切向应变 x :离圆心的径向距离 R :膜片的半径 3.5.2 应变式压力传感器 3.5.3 应变式容器内液体重量传感器 一根传压杆上端－两只微压传感器（为了提高灵敏度）; 下端－感压膜，通过其感受上面液体的压力 当容器中溶液增多时，感压膜感受的 压力就增大。 3.5.3 应变式容器内液体重量传感器 感压膜插入液体内，直接感受上部液体的压力， 传压杆再将感压膜感受到的压力作用到两个微压传感 器上（完全相同，其敏感元件都是由4个应变片正反两面粘帖，构成的传感器电桥）。 3.5.3 应变式容器内液体重量传感器 Uo= U1 - U2 =(K1 - K2) hρg K1, K2：传感器传输系数 h：感压膜到溶液表面的距离 ρ ：被测液体的密度 g：重力加速度 测量时，将两个传感器电桥接成正向串接的双电桥电路电路的输出电压为 3.5.3 应变式容器内液体重量传感器 Uo= U1 - U2=(K1 - K2)hρg 对于等截面的柱形容器，设其截面积为A， 则感压膜以上部分液体的总重量Q为： Q = hρgA 双电桥电路输出电压与柱式容器内感压膜 上面溶液的重量Q呈线性关系∴可用于测量容 器内储存的溶液重量。 K1, K2：传感器传输系数；h：感压膜到溶液表面的距离；ρ ：被测液体的密度 g：重力加速度 A：柱形容器的截面积 Q：容器内感压膜上面溶液的重量 用途：物体加速度的测量。 工作原理：物体运动的加速度与作用在它上面的力 成正比，与物体的质量成反比，即a=F/m 3.5.4 应变式加速度传感器 壳体 基座 a F R1 R2 m 充满硅油 图3-17 电阻应变式加速度传感器结构图 自由端安装2，另一端固定在3上。1上粘贴四个4应变片 为了调节振动系统阻尼系数， 在壳体内充满硅油。 3.5.4 应变式加速度传感器 注：不适于频率较高的振动和冲击场合, 一般适用频率为10~60 Hz范围. 壳体 基座 a F R1 R2 m 充满硅油 图3-17 电阻应变式加速度传感器结构图 3.5.4 应变式加速度传感器 测量时,根据所测振动体加速度的方向把传感器固定在被测部位,当被测点的加速度沿图中箭头