电阻式传感器介绍.pptxVIP

第2章 电阻式传感器;第2章 电阻式传感器;电阻应变计的应用;2.1 电阻应变计的基本原理与结构;2.1 电阻应变计的基本原理与结构;（2-2） ;式中 dl/l = ε —— 材料的轴向线应变，常用单位με(1με=1×10-6 m/m); dA/A —— 圆形电阻丝的截面积相对变化量，设r为电阻丝的半径，微分后可得dA = 2πr dr，则 ： ;对于金属导体或半导体，上式中右边两项电阻率相对变化的受力效应是不一样的。 对金属材料来说，上式中1+2μ的值要比dρ/ρ大得多，显然，金属材料的应变电阻效应以结构尺寸变化为主。 而半导体材料的 dρ/ρ项的值比1+2μ大得多，半导体材料的应变电阻效应以电阻率变化为主。;C——由一定的材料和加工方式决定的常数。;第2章 电阻式传感器;2.半导体材料的压阻效应 压阻效应是指半导体材料，当某一轴向受外力作用时， 其电阻率ρ发生变化的现象。 式中：π——半导体材料的压阻系数; σ——半导体材料所受的轴向应力; E——半导体材料的弹性模量; ε——半导体材料的应变。;将式（2-6）代入式（2-3），并写成增量的形式， 则：;二、电阻应变计的结构与类型 结构：; 结构： (1)敏感栅——实现应变-电阻转换的敏感元件。通常由直径为0.015～0.05mm的金属丝绕成栅状，或用金属箔腐蚀成栅状。 (2)基底——为保持敏感栅固定的形状、尺寸和位置，通常用粘结剂将其固结在纸质或胶质的基底上。基底必须很薄，一般为0.02～0.04mm。 (3)引线——起着敏感栅与测量电路之间的过渡连接和引导作用。通常取直径约0.1～0.15mm的低阻镀锡铜线，并用钎焊与敏感栅端连接。;第2章 电阻式传感器;第2章 电阻式传感器;二、电阻应变计的结构与类型 类型： 1.金属丝式应变片 有回线式和短接式二种。回线式最为常用，制作简单，性能稳定，成本低，易粘贴，但横向效应较大。 2.金属箔式应变片 利用照相制版或光刻技术将厚约0.003～0.01mm的金属箔片制成所需图形的敏感栅，也称为应变花。 3.半导体应变片 由单晶半导体经切型、切条、光刻腐蚀成形，然后粘贴在薄的绝缘基片，最后再加上保护层。 但重复性、温度及时间稳定性差。 ;二、电阻应变计的结构与类型 类型： ;第2章 电阻式传感器;第2章 电阻式传感器;第2章 电阻式传感器;第2章 电阻式传感器;第2章 电阻式传感器;第2章 电阻式传感器;第2章 电阻式传感器;第2章 电阻式传感器;第2章 电阻式传感器;第2章 电阻式传感器;2.对阶跃应变波的响应;一、温度效应及其热输出 应用应变计时，工作温度的变化会影响输出，这种单纯由温度变化引起应变计电阻变化的现象，称为应变计的温度效应。在常温下这种温度效应主要是温度变化对敏感栅影响的结果。 设工作温度变化为Δt℃，则引起粘贴在试件上的应变计电阻的相对变化为: ??????????????????????????????????  式中 α t——敏感栅材料的电阻温度系数；  K ——应变计的灵敏系数； βs、βt——分别为试件和敏感栅材料的线膨胀系数。;应变计的温度效应及其热输出由两部分组成：前部分为热阻效应所造成；后部分为敏感栅与试件热膨胀失配所引起。 在工作温度变化较大时，这种热输出干扰必须加以补偿。;一试件为钢材，电阻丝为康铜丝， βt =15×10-6/℃, βs = 11×10-6/℃，在Δt = 1 ℃时， , K=2，求电阻应变计的温度效应误差 εt 。 温度变化造成的应变计电阻相对误差为：;1、温度自补偿法 精心选配敏感栅材料与结构参数来实现热输出补偿。 (1)单丝自补偿应变计 欲使热输出εt = 0，只要满足条件：;1、温度自补偿法 (2)双丝自补偿应变计 敏感栅由电阻温度系数一正一负的两种合金丝串接而成。当工作温度变化时，若Ra栅产生正的热输出εa与Rb栅产生负的热输出εb相等或相近，就可达到自补偿的目的，即:;第2章 电阻式传感器;（2-11） ;2、桥路补偿法 （2）补偿块法 ;2、桥路补偿法 （3）差动电桥法 巧妙地安 装应变片可以 起补偿作用并 提高灵敏度。 将两个应变片分别贴于测悬梁上下对称位置，R1、RB特性相同，所以两电阻变化值相同而符号相反。因而电桥输出电压比单片时增加1倍。当梁上下温度一致时，RB与R1可起温度补偿作用。;第2章 电阻式传感器;二、应变计的使用 （1）粘结剂的选择 通常在室温工作的应变片多采用常温、指压固化条件的粘结剂如聚脂树脂、环氧树脂类。 （2）应变计的粘贴