测试技术基础课件北京工业大学机电学院第04章 应变式传感器.ppt

工作原理 分类 特点 (1) 结构简单、尺寸小、重量轻、价格低廉且性能稳定； (2) 受环境因素(如温度、湿度、电磁场干扰等)影响小； (3) 可以实现输出—输入间任意函数关系； (4) 输出信号大，一般不需放大； (5) 电刷与线圈或电阻膜之间摩擦，需要较大的输入能量； (6) 分辨力较低； (7) 动态响应较差，适合于缓慢量的测量。 二、工作原理 电阻的相对变化： 电阻的灵敏系数 金属应变片的类型和材料 金属丝式 金属箔式 金属薄膜式 　　 敏感栅 电阻丝 金属应变式 基 底 绝缘 　　 覆盖层 保护 金属丝式应变片 金属箔式应变片 在绝缘基底上，将厚度为0.003～0.01mm电阻箔材，利用照相制板或光刻腐蚀的方法，制成适用于各种需要的形状。 金属薄膜应变片 采用真空蒸发或真空沉积等方法在薄的绝缘基片上形成厚度在1μm以下的金属电阻材料薄膜敏感栅，再加上保护层，易实现工业化批量生产。 优点： 应变灵敏系数大，允许电流密度大，工作范围广，易实现工业化生产。 问题： 难控制电阻与温度、时间的变化关系。 1、应变片的电阻值 应变片在未经安装也不受外力情况下，于室温下测得的电阻值 电阻系列：60、120、200、350、600、1000Ω 3、灵敏系数 4、横向效应 5、温度误差及其补偿 相应的虚假应变输出 优点： 简单、方便，在常温下补偿效果较好 缺点： 在温度变化梯度较大的条件下，很难做到工作片与补偿片处于温度完全一致的情况，因而影响补偿效果。 ② 应变片的自补偿法 粘贴在被测部位上是一种特殊应变片，当温度变化时，产生的附加应变为零或相互抵消，这种应变片称为温度自补偿应变片。利用这种应变片来实现温度补偿的方法称为应变片自补偿法。 a. 选择式自补偿应变片 b. 双金属敏感栅自补偿应变片 应变片主要性能指标举例 2. 直流电桥 平衡条件 当R1=R2=R3=R4=R，电桥输出： ① 时，电桥的输出电压与应变成线性关系。 ② 若相邻两桥臂的应变极性一致，即同为拉应变或压应变时，输出电压为两者之差；若相邻两桥臂的应变极性不同，则输出电压为两者之和。 ③ 若相对两桥臂应变的极性一致，输出电压为两者之和；反之则为两者之差。 3. 单臂电桥非线性误差及其补偿 应变效应的应用十分广泛。它可以测量应变应力、弯矩、扭矩、加速度、位移等物理量。电阻应变片的应用可分为两大类： 第一类是将应变片粘贴于某些弹性体上，并将其接到测量转换电路，这样就构成测量各种物理量的专用应变式传感器。应变式传感器中，敏感元件一般为各种弹性体，传感元件就是应变片，测量转换电路一般为桥路； 第二类是将应变片贴于被测试件上，然后将其接到应变仪上就可直接从应变仪上读取被测试件的应变量。 应变式力传感器 各种悬臂梁 应变片在悬臂梁上的粘贴及变形 应变式荷重传感器的外形及应变片的粘贴位置 应变式荷重传感器外形及受力位置 应变式荷重传感器外形及受力位置 荷重传感器原理演示 荷重传感器上的应变片在重力作用下产生变形。轴向变短，径向变长。 汽车衡 汽车衡称重系统 电子秤 电子天平 人体秤 吊钩秤 应变式数显扭矩扳手 电阻应变仪 静态应变仪测量范围：±19999με； 分辨率： 1με；电桥电压：直流2.5V； 应变片：120Ω或其他阻值； 测量点数：8/16点。 电阻应变仪 静动态应变仪技术指标： 量程：1±10000με 频率范围：0-150kHz 平衡方式：手动 精度：0.3% 零点漂移：- /℃：±0.1με- /24小时：±0.5με 灵敏度变化：- /℃：±0.05%- /24小时：±0.3% 信噪比：52dB 材料应变的测量 斜拉桥上的斜拉绳应变测试 容器内液体重量（液位）传感器 该传感器有一根传压杆，上端安装腰形筒微压传感器，下端安装感压膜，在三者空腔内充满传压介质并密封。 由于空腔内传压介质的高度比被测溶液的高度高，因而腰形筒微压传感器处于负压状态。 应变式加速度传感器 半导体应变片的类型 　体型半导体应变片? 这是一种将半导体材料硅或锗晶体按一定方向切割成的片状小条，经腐蚀压焊粘贴在基片上而成的应变片。 　薄膜型半导体应变片