电阻应变片式传感器.ppt

3.2电阻应变式传感器由上式可知，因环境温度变化而引起的附加电阻的相对变化量，除了与环境温度有关外，还与应变片自身的性能参数（K0,α0,βs）以及被测试件线膨胀系数βg有关。由上式，可得由于温度变化而引起的应变片总电阻相对变化量为3.2电阻应变式传感器Uo=A(R1R4-RBR3)电阻应变片的温度补偿方法通常有线路补偿和应变片自补偿两大类。2.电阻应变片的温度补偿方法电桥补偿是最常用且效果较好的线路补偿。图(a)是电桥补偿法的原理图。电桥输出电压Uo与桥臂参数的关系为：1)线路补偿法式中,A为由桥臂电阻和电源电压决定的常数。由上式可知，当R3和R4为常数时，R1和RB对电桥输出电压Uo的作用方向相反。利用这一基本关系可实现对温度的补偿。测量应变时，工作应变片R1粘贴在被测试件表面上，补偿应变片RB粘贴在与被测试件材料完全相同的补偿块上，且仅工作应变片承受应变,如图3-8(b)所示。当被测试件不承受应变时，R1和RB又处于同一环境温度为t的温度场中，调整电桥参数使之达到平衡，此时有工程上，一般按R1=RB=R3=R4选取桥臂电阻。3.2电阻应变式传感器航空与机械工程学院航空与机械工程学院第三章电阻应变式传感器本章学习要求：1.了解传感器的分类2.掌握金属应变片传感器的机构原理及特性3.对电阻应变片测量电桥的分析,掌握电桥的结构、形式、特点及相关的计算。机电工程测量3.1概述第三章、电阻应变片式传感器1.传感器定义传感器是借助检测元件将一种形式的信息转换成另一种信息的装置。物理量电量目前，传感器转换后的信号大多为电信号。因而从狭义上讲，传感器是把外界输入的非电信号转换成电信号的装置。3.1概述2.传感器的构成传感器由敏感器件与辅助器件组成。敏感器件的作用是感受被测物理量，并对信号进行转换输出。辅助器件则是对敏感器件输出的电信号进行放大、阻抗匹配，以便于后续仪表接入。dV3.1概述3.传感器的分类1)按被测物理量分类常见的被测物理量机械量:长度,厚度,位移,速度,加速度,旋转角,转数,质量,重量,力,压力,真空度,力矩,风速,流速,流量;声:声压,噪声.磁:磁通,磁场.温度:温度,热量,比热.光：亮度，色彩3.1概述按工作的物理基础分类:机械式,电气式,光学式,流体式等.3.1概述能量转换型和能量控制型.3)按信号变换特征:能量转换型:直接由被测对象输入能量使其工作.例如:热电偶温度计,压电式加速度计.能量控制型:从外部供给能量并由被测量控制外部供给能量的变化.例如:电阻应变片.3.1概述按敏感元件与被测对象之间的能量关系:物性型:依靠敏感元件材料本身物理性质的变化来实现信号变换.如:水银温度计.结构型:依靠传感器结构参数的变化实现信号转变.例如:电容式和电感式传感器.电阻应变式传感器--应变片电阻应变片工作原理是基于金属导体的应变效应，即金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化象。3.2电阻应变式传感器3.2电阻应变式传感器1)工作原理(电阻应变效应)上述任何一个参数变换均会引起电阻变化,求导数金属应变片的电阻R为代入3.2电阻应变式传感器有：金属丝：金属丝体积不变：3.2电阻应变式传感器有：对金属材料，导电率不变：金属丝应变片：3.2电阻应变式传感器应变计金属应变计3.2电阻应变式传感器半导体应变计简化为：优点：灵敏度大;体积小;缺点：温度稳定性和可重复性不如金属应变片。应变片的主要参数其它表示应变计性能的参数（工作温度、滞后、蠕变、零漂以及疲劳寿命、横向灵敏度等）。几何参数：表距L和丝栅宽度b，制造厂常用b×L表示。电阻值：应变计的原始电阻值。灵敏系数：表示应变计变换性能的重要参数。3.2电阻应变式传感器3.2电阻应变式传感器1.直流电桥平衡条件E为电源电压，R1、R2、R3及R4为桥臂电阻，RL为负载电阻当RL→∞时，电桥输出电压为当电桥平衡时，Uo=0，则有或R1R4=R2R33)应变片测量电路为电桥平衡条件2.电压灵敏度应变片工作时，其电阻值变化很小，电桥相应输出电压也很小，一般需要加入放大器进行放大。由于放大器的输入阻抗比桥路输出阻抗高很多，所以此时仍视电桥为开路情况。当受应变时，若应变片电