应变式力传感器的原理结构和分类-测 力能手 单纱强力仪之.pptx

主讲：徐帅应变式力传感器的原理、结构和分类测力能手——单纱强力仪之

目录应变式力传感器的结构与原理1应变片的结构与原理2应变式力传感器的测量电路3

1、应变片式力传感器形变的概念与力的测量应变的概念应变式力传感器的结构与原理

1.应变式力传感器1).形变的概念与力的测量传统上，使用弹簧秤测量力的大小。基本原理是k-弹性模量，常数；x-位移，变量。测量x，可以反推出力的大小。弹簧秤能否用于测量纱线断裂强力？

1.应变式力传感器应变可以理解为非常微小的形变，它微小到人眼无法分辨，但确实存在。2).应变的概念与力的测量定义：物体某长度内的形变（伸长或缩短）与原长之比。应变用符号ε表示，ε=?l/l。1－拉伸前2－拉伸后

1.应变式力传感器其中的金属丝长0.4m，在受到拉伸后，轴向伸长了0.08mm，此时发生了多大的应变？1－拉伸前2－拉伸后2).应变的概念与力的测量0.08×10-3/0.4=0.2×10-3=200×10-6=200?ε任何固体受力时都发生应变。当ε为0.000001（10-6）时，在工程中常表示为1微应变(1?ε)。

1.应变式力传感器与弹簧一样，应变受外力作用产生，并且在开始受力的弹性区，应变与外力成正比：KE是弹性模量，是恒定的。应变式力传感器通过测量微小的应变，反推出材料所受外力的大小。2).应变的概念

1.应变式力传感器=+3).应变式力传感器的结构与原理=应变式力传感器应变片悬臂梁+应变式力传感器应变片与应变式力传感器的区别？关键元件是哪个？

2、应变片的结构与原理应变效应应变片的结构与原理

2.应变片的结构与原理如何测量应变？1).应变效应导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应发生变化，这种现象称为“应变效应”。电阻值变化→应变→外力

1).应变效应1－拉伸前2－拉伸后电阻丝受拉后，长度增加，直径变小，电阻变大。当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。当金属丝受拉时,l将增加、r变小，均导致R变大。2.应变片的结构与原理

1).应变效应电阻丝受拉后，电阻变大，变大的部分ΔR满足：2.应变片的结构与原理其中，Ks被称为灵敏度，对于电阻丝，其值一般为2。金属丝长0.4m，受到拉伸后，电阻变化为：，灵敏度系数为2，试问此时应变为多大？

1).应变效应2.应变片的结构与原理力电阻丝发生应变电阻丝电阻变化应变效应的本质力电阻丝电阻变化应变效应的实际使用电阻丝发生应变科学科学的应用

2.应变片的结构与原理基于应变效应，可以制成应变片。2).应变片及其分类应变片实物1－引出线2－覆盖层3－基底4－电阻丝电阻丝应选择导电性弱、电阻率大的金属丝，如镍铬铝合金。

2.应变片的结构与原理2).应变片及其分类应变片金属应变片半导体应变片金属丝式金属箔式金属薄膜式a）金属丝式b）金属箔式c）金属箔式外形d）半导体应变片金属应变片的灵敏度为2，半导体应变片的灵敏度为50-100，但半导体应变片受温度影响较大。

2.应变片的结构与原理3).应变片的使用应变片除用于制成应变式力传感器外，还能粘帖于各种被测物体上进行测力。粘帖是复杂的工艺过程，粘贴一定要牢固，这样才能使应变片发生与被测物同样的变形。

2.应变片的结构与原理3).应变片的使用将应变片粘帖于被测物体上，被测物发生应变时，应变片发生同样变形，如此，可以检测应变的变化即力的变化。将应变片粘贴在受力的斜拉桥上的斜拉绳上，测量每一根斜拉绳的应变，从而计算出所受的拉力，检验拉力是否超过设计值。

3、应变片式力传感器的测量电路测量电路存在的必要性测量电路的种类

3.应变片式力传感器的测量电路1).测量电路的必要性金属应变片的电阻变化范围很小，如果直接用欧姆表测量其电阻值的变化将十分困难，且误差很大。上题中，发生应变时，电阻变化量为，若电阻丝初始阻值为200Ω，电阻变化的大小：。

2.应变片式力传感器的测量电路此外，应变式力传感器的输出是电阻变化，而在测量中，所有的电参量变化最后都应转换为电压变化，如此计算机才能进行AD转换。简单理解，计算机系统能认出电压，不能认出电阻。最后，应变式力传感器的输出是电阻变化，没有外力时，电阻是传感器内应变片的初始阻值，如上题的200Ω，并不是0！使用不方便。1).测量电路的必要性

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