传感器与检测技术2应变式传感器2简介.ppt

2.1 应变式传感器 2.1.1 工作原理 2.1.2 金属应变片的主要特性 2.1.3 测量电路 2.1.4 应变式传感器应用 2.1.3 电阻应变片的测量电路 1 直流电桥 2 非线性误差及其补偿 1. 直流电桥 直流电桥的工作原理 时电桥平衡 平衡条件 : R1R4=R2R3 R1/R2=R3/R4 R1+⊿R1 R2 R4 R3 U IL RL 不平衡直流电桥的工作原理及灵敏度 当电桥后面接放大器时, 电桥输出端看成开路.电桥的输出式为： 应变片工作时，其电阻变化ΔR 采用等臂电桥，即R1= R2= R3=R4=R 。此时式(2.1.24)可写为 当ΔRi R ( i=1,2,3,4) 时，略去上式中的高阶微量，则 上式表明： ① ΔRi R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。 ④ 电桥供电电压U越高，输出电压U0越大。但是，当U大时，电阻应变片通过的电流也大，若超过电阻应变片所允许通过的最大工作电流，传感器就会出现蠕变和零漂。 ⑤ 增大电阻应变片的灵敏系数K，可提高电桥的输出电压。 2.1.3 电阻应变片的测量电路 1 直流电桥 2 非线性误差及其补偿 单臂电桥，即R1桥臂变化ΔR，理想的线性关系 实际输出电压 电桥的相对非线性误差为 2.非线性误差及其补偿 减小非线性误差 采用的措施为： （1）采用半桥差动电桥 R1 R2 F U0 R1＋⊿R1 R4 R3 U R2－⊿R2 R1＝R2＝R3＝R4=R，ΔR1＝ΔR2=ΔR 严格的线性关系 电桥灵敏度比单臂时提高一倍 温度补偿作用 输出电压为： U0 R1＋⊿R1 U R2－⊿R2 R4＋⊿R4 R3－⊿R3 全桥差动电路 2.1 应变式传感器 2.1.1 工作原理 2.1.2 金属应变片的主要特性 2.1.3 测量电路 2.1.4 应变式传感器应用 2.1.4 电阻应变式传感器的应用 应变式力传感器 应变式压力传感器 应变式液体重量（或液位）传感器 应变式加速度传感器 柱式力传感器 1? 应变式力传感器 （a）实心圆柱；（b）空心圆筒； R5 R8 R7 R6 R1 R2 R3 R4 R5 R8 R7 R6 R1 R2 R3 R4 Uo U F (2)梁式力传感器 等截面梁 结构简单，易加工，灵敏度高 适合于测5000N以下的载荷 b0 R1 R2 l0 l F b h ① 等截面悬臂梁 b0 R1 R2 X l F b h ② 等强度悬臂梁 ③ 双端固定梁 ⑶薄壁圆环式力传感器 在外力作用下，各点的应力差别较大 2.1.4 电阻应变式传感器的应用 应变式力传感器 应变式压力传感器 应变式液体重量（或液位）传感器 应变式加速度传感器 2. 应变式压力传感器 εt εr R4 R3 R1 R2 U U0 膜片 P εr εt R1 R2 R3 R4 εr εt 膜片式压力传感器