工程测试技术—3电阻应变式传感器.ppt

梁的固定端宽度为b0，自由端宽度为b，梁长为L，粱厚为h。当载荷F作用在自由端时，距作用力任何距离的截面上应变相等，在长度方向上贴片的位置要求不严格。应变为： 等截面梁： ε=6Fl0/Ebh2 ε=6lF/Eb0h2 等强度梁： 梁的宽度为b，梁长为L，粱厚为h。当载荷F作用在自由端时，梁产生弯曲变形，梁的固定端的应变最大，因此贴片应靠近固定端。贴片处的应变为： 截面沿梁长度方向按一定规律 变化的一种特殊形式的悬臂梁。 梁的横截面积处处相等的悬臂梁。 3.4 电阻式传感器的应用 双孔平行梁： ——抗弯断面系数 差动电桥输出： 可见载荷的位置不影响输出 载荷可以施加在任何位置，都可以 简化为作用于梁端部的力F及一个力偶M 3.4 电阻式传感器的应用 S型双孔梁 差动电桥输出： ——抗弯断面系数 3.4 电阻式传感器的应用 各种平行双孔梁 电子称 原理 将物品重量通过悬臂梁转化结构变形再通过应变片转化为电量输出。 案例：冲床生产记数 和生产过程监测 案例：振动式地音入侵探测器 适合于金库、仓库、古建筑的防范，挖墙、打洞、爆破等破坏行为均可及时发现。 P （b） （a） 应变式压力传感器 3、应变式压力传感器 测量气体或液体压力的薄板式传感器，如图所示。当气体或液体压力作用在薄板承压面上时，薄板变形，粘贴在另一面的电阻应变片随之变形，并改变阻值。这时测量电路中电桥平衡被破坏，产生输出电压。 圆形薄板固定形式：采用嵌固形式，如图（a）或与传感器外壳作成一体，如图 (b)。 应变片 4、应变式加速度传感器 壳体 机座 a F R1 R2 m 充满硅油 基本结构由悬臂梁、应变片、质量块、机座外壳组成。悬臂梁（等强度梁）自由端固定质量块，壳体内充满硅油，产生必要的阻尼。 当壳体与被测物体一起 作加速度运动时，悬臂梁在 质量块的惯性作用下作反方 向运动，使梁体发生形变， 粘贴在梁上的应变片阻值发 生变化。通过测量阻值的变 化求出待测物体的加速度。 ??? －－剪切弹性模量 应变片安装在弹性元件剪应变最大处的主应变方向。剪切式力传感器的输出和精度比拉压式力传感器高。 3.剪切式力传感器 梁长度的中间截面弯矩为零，中性层处是最大剪应变所在处，为此将电阻应变片安装在该截面的中性层上，栅丝与中性层成45°方向，即最大正应变方向。 四片应变片接成全桥电路后，电桥输出指示的应变与外力的关系为： 矩形截面梁： 工字形截面梁： 减小弯矩影响的剪切力传感器贴片方式 轮辐式剪切力传感器 将制作成一定形状的N型单晶硅作为弹性元件，选择一定的晶向，通过半导体扩散工艺在硅基底上扩散出4个P型电阻，构成惠斯登电桥的四个桥臂，从而实现了弹性元件与变换元件一体化，这样的敏感器件称为压阻式传感器。压阻式传感器主要用于测量压力、加速度和载荷等参数。 1．压阻式压力传感器 2．压阻式加速度传感器 压阻式传感器输出信号调理 由MAXIM1450压阻式传感器专用芯片构成的测量电路 2.7.2 电阻应变式压力传感器 1．平膜片式压力传感器 在膜片中心（R=0），εr、εt达到正最大值；当r＝0.635r0时，εr=0；当r＞0.635r0时，εr产生负值；当r＝r0时，εt=0，εr达到负最大值。一般用小栅长应变片在膜片中心沿切向贴两片，在边缘处沿径向贴两片，并接成全桥线路，以提高灵敏度和进行温度补偿。 2.筒式压力传感器 如图（a）,当内腔与被测压力场相通时，圆筒部分外表面上的切向应变（沿着圆周线）为 若筒壁较薄时，可用下式计算应变 式中，β——筒的外径与内径之差，β=D0－D。 (b)(c)贴片方式可实现温度补偿 2.7.3电阻应变式加速度传感器 加速度传感器系统模型 2.8电阻应变仪 2、应变片由哪些构成？分别的作用是什么？ 敏感栅 基底 粘结剂 覆盖层 引线 上 节 课 知 识 点 回 顾 三、应变片的测量电路 1、应变片的测量电路采用什么方法进行测量？ 交流电桥 2、交流电桥的平衡条件是什么？ U0 UI b a d c R1 R2 R4 R3 I4 I1 相对桥臂电阻乘积相等 上 节 课 知 识 点 回 顾 3、应变片的接入方式有哪些？ 输出电压分别是？ 上 节 课 知 识 点 回 顾 4、电桥和差特性 相邻桥臂的应变引起的输出电压与两臂变化量之差有关； 相对桥臂的应变引起的输出电压与两臂变化量之和有关。 若相邻两桥臂的应变极性一致（同为拉应变或压应变）时，输出电压为两者之差；若相邻两桥臂的极性不一致时，则输出电压为两者之和。 若相对桥臂的应变极性一致，输出电压为两者之