检测与传感第三章(3).ppt

F F 固定点 固定点 电缆 3. S型应变式力传感器 F F F F S型结构，具有良好的拉、压对称性。抗疲劳、抗偏载、抗过载能力强。防尘、防潮、防水性能好，可用于恶劣环境。适用于建筑、水利、化工、港口等行业的工程机械。如搅拌机、搅拌站、打桩机、吊秤等。 （被测物理量为压力） 3.5.2 应变式压力传感器 用途：测量流动介质的动态或静态压力, 如动力管道设备的进出口气体或液体的压力、发动机内部的压力、枪管及炮管内部的压力、内燃机管道的压力等。 （a） 应变变化图; （b） 应变片粘贴 一般在平膜片圆心处切向粘贴R1、R4两个应变片， 在边缘处沿径向粘贴R2、R3两个应变片，然后接成全桥测量电路。 膜片式压力传感器 应变片容器内液体重量传感器 3.5.3 应变式容器内液体重量传感器（投入式液位计） 投入式液位计外形 传感器 与水位成正比的光柱 电缆 投入式液位传感器 投入式液位传感器必须使用安装支架，适应于深度为 几米 至 几十米，且混有 大 量 污物、杂质的水或其他液体的液位测量。 投入式液位计液位的计算 所以： h=h0+h1 =h0+p1 /(?g) 例：液位计安装高度为1m，测得压力为98kPa，求：水的深度h。 安装高度h0处的水的表压 p1=?gh1 应变式加速度传感器主要用于物体加速度的测量。 3.5.4 应变式加速度传感器 基本工作原理是：a=F/m。 电阻应变式加速度传感器结构图 特点：不适用于频率较高的振动和冲击场合， 一般适用频率为10~60 Hz范围。 3.5.5 应变式数显扭矩扳手 数显扳手可用于汽车、摩托车、飞机、内燃机、机械制造和家用电器等领域，准确控制紧固螺栓的装配扭矩。量程2~500N·m，耗电量≤10mA，有公制/英制单位转换、峰值保持、自动断电等功能。 应变式数显扭矩扳手 3-1 什么是应变效应？什么是压阻效应？利用应变效应和压阻效应解释金属电阻应变片和半导体应变片的工作原理。 第三章 习题 答：金属材料在受到外力作用时，产生机械变形，导致其阻值发生变化的现象叫金属材料的应变效应；半导体材料在受到应力作用后，其电阻率发生明显变化，这种现象称为压阻效应。 其工作原理都是基于表达式为dR/R=kε，式中 ， 为材料的应变灵敏系数。当被测量作用在弹性元件上，弹性元件在在力的作用下发生了形变，使与之相连的应变片的电阻值发生变化，再由测量电路转换为电信号的输出，输出电量的大小反映了被测量的大小。 金属电阻应变片和半导体应变片不同之处在于灵敏系数，金属应变片的灵敏系数主要取决于前两项K=1+2u，半导体主要取决于后一项K= 。 3-5 图为一直流应变电桥，图中 ， 试求： 图为等强度梁测力系统。 为电阻应变片，应变片灵敏系数 , 未受应变时 ，当试件受力F时， 应变片承受平均应变 。 （1）应变片电阻变化量 和电阻相对变化量 （3）若要减小非线性误差，应采取何种措施？并分析其电桥输出电压及非线 性误差大小。 例3-6 （2）将电阻应变片 置于单臂测量电桥，电桥电源电压为直流3V，求电桥 输出电压及电桥非线性误差； 求： 解：（1）根据应变效应，有 将已知条件代入： (2) 若将电阻应变片置于单臂测量桥路中，则 非线性误差： （3）若要减小非线性误差，可采用半桥或全桥差动电路。 半桥差动电路的输出电压是单臂测量的两倍2.5mV，非线性误差为0； 全桥差动电路的输出电压是单臂测量的四倍5mV ，非线性误差也为0。 * Click to add Title 1 Click to add Title 2 Click to add Title 3 Click to add Title 4 Click to add Title 5 检测与传感技术 上节内容复习 3. 应变式传感器 2. 应变片的特性 （1）应变片电阻值 （2）应变片的灵敏系数K （3）横向效应 （4）绝缘电阻和最大工作电流 （5）应变片的温度误差 电阻温度系数的影响 试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响 1. 弹性敏感元件的基本特性 刚度（C） 灵敏度（S） 3. 电阻应变片的温度补偿方法 线路补偿 应变片自补偿 上节内容复习 4.电阻应变片的测量电路 4.1 直流电桥 （1） 平衡条件