力及压力测量-应变片.pptxVIP

01压力及力的02测量03压力的概念04和单位05应变式压力计06压电式、压磁式、07电容式、霍尔式08应变效应09应变片10应变片温度补偿11与粘贴12应变式13力与压力传感器14转换电路

2应变片测力的原理3各种类型的应变片及其特点1压力的表示5应变片的应用电路4应变片的温度误差及其补偿

01什么是压力02垂直作用在单位面积上的力称压力。在国际单位制（SI）和我国法定计量单位中，压力的单位是“帕斯卡”，简称“帕”，符号为“Pa”。03即1N的力垂直均匀作用在1m2的面积上所形成的压力值为1Pa。一、压力及其单位

其他压力单位：“工程大气压力”（kgf/cm2）、“毫米汞柱”（mmHg）、“毫米水柱”（mmH2O）、“标准大气压”（atm）、“巴”（bar）、“PSI”）、“PSI”（“磅力每平方英寸）1kgf/cm2=0.9807×105Pa1mmH2O=0.9807×10Pa1mmHg=1.332×102Pa1atm=1.01325×105Pa1bar=105Pa1PSI=6.89×103Pa

绝对压力PJ大气压力PD表压力PBPB=PJ－PD真空度PZ（负压）PZ＝PD－PJ表压大气压力线负压绝对压力真空度10绝对压力绝对压力的零线1

二、应变式传感器

1、应变片的工作原理

我们可以做这样一个较简单的实验：取一根细电阻丝，记下其初始阻值（图中为10.01?）。当我们用力将该电阻丝拉长时，会发现其阻值略有增加（增加到为10.05?）。测量应力、应变、力的传感器就是利用类似的原理制作的。

设有一长度为、截面积为A、半径为r、电阻率为?的金属单丝，它的电阻值R可表示为沿金属丝的长度方向作用均匀拉力（或压力）时，上式中?、r、l都将发生变化，从而导致电阻值R发生变化。如（属丝受拉时，l将变长、r变小，均导致R变大；（些半导体受拉时,?将变大，导致R变大。

?x—称为电阻丝的轴向应变，也称纵向应变?x通常很小，在应变测量中，也常将之称为微应变实验证明，电阻丝及应变片的电阻相对变化量?R?R与材料力学中的轴向应变?x的关系在很大范围内是线性的，即对于不同的金属材料，K略微不同，一般为2左右。而对半导体材料而言，由于其感受到应变时，电阻率?会产生很大的变化，所以灵敏度比金属材料大几十倍。K—电阻应变片的灵敏度

电阻应变片结构示意图bl123654栅宽栅长由敏感栅1、基底2、盖片3、引线4和粘结剂等组成。这些部分所选用的材料将直接影响应变片的性能。因此，应根据使用条件和要求合理地加以选择。二、应变片的结构与材料

对敏感栅的材料的要求：①应变灵敏系数大，并在所测应变范围内保持为常数；②电阻率高而稳定，以便于制造小栅长的应变片；③电阻温度系数要小；④抗氧化能力高，耐腐蚀性能强；⑤在工作温度范围内能保持足够的抗拉强度；⑥加工性能良好,易于拉制成丝或轧压成箔材；⑦易于焊接，对引线材料的热电势小。对应变片要求必须根据实际使用情况，合理选择。

基底用于保持敏感栅、引线的几何形状和相对位置，盖片既保持敏感栅和引线的形状和相对位置，还可保护敏感栅。基底的全长称为基底长，其宽度称为基底宽。（2）基底和盖片是从应变片的敏感栅中引出的细金属线。对引线材料的性能要求：电阻率低、电阻温度系数小、抗氧化性能好、易于焊接。大多数敏感栅材料都可制作引线。（3）引线

用于将敏感栅固定于基底上，并将盖片与基底粘贴在一起。使用金属应变片时，也需用粘结剂将应变片基底粘贴在构件表面某个方向和位置上。以便将构件受力后的表面应变传递给应变计的基底和敏感栅。常用的粘结剂分为有机和无机两大类。有机粘结剂用于低温、常温和中温。常用的有聚丙烯酸酯、酚醛树脂、有机硅树脂，聚酰亚胺等。无机粘结剂用于高温，常用的有磷酸盐、硅酸、硼酸盐等。（4）粘结剂

用应变片测试应变时，将应变片粘贴在试件表面。当试件受力变形后，应变片上的电阻丝也随之变形，从而使应变片电阻值发生变化，通过测量转换电路最终转换成电压或电流的变化。

三、应变片的种类1金属应变片（应变式压力传感器）2金属丝式3箔式4薄膜式半导体应变片（压阻式压力传感器）

金属丝式应变片使用最早，有纸基、胶基之分。由于金属丝式应变片蠕变较大，金属丝易脱胶，有逐渐被箔式所取代的趋势。但其价格便宜，多用于应变、应力的大批量、一次性试验。01箔式应变片中的箔栅是金属箔通过光刻、腐蚀等工艺制成的。箔的材料多为电阻率高、热稳定性好的铜镍合金。箔式应变片与片基的接触面积大得多，散热条件较好，在长时间测量时的蠕变较小，一致性较好，适合于大批量生产。02还可以对金属箔式应变片进行适当的热处理，使其线胀系数、电阻温度系数以及被粘