传感器和检测技术03章电阻.ppt

* 电桥电压灵敏度S对n求导： * 结论：等臂电桥的电压灵敏度最高 * 电桥电压非线性误差 非线性误差为： 非线性误差计算（P37） * 电桥电压非线性误差补偿： 1、提高桥臂比n 2、采用差动电桥（半桥、全桥） 单臂、双臂、半桥、全桥： * 全桥输出： * 对于等臂电桥： * 结论：全桥差动电路不仅没有非线性误差，而且电压灵敏度为单片工作时的4倍。 * 应变片测量特点： 1.只能测量构件表面的应变。 2.应变片的测量值反映的是敏感栅下所覆 盖面积下的平均值。 3.是局部测量。（逐点测量） * 1.不同桥接具有不同的灵敏度。（全桥最好） 2.电桥的和差特性： a、提高灵敏度； b、实现温度补偿； c、消除非测量载荷的影响。 电桥的工作特性 * 1.温度误差 2.温度补偿方法 （二）温度误差及补偿方法 * 1)应变片的温度误差 由于测量现场环境温度的改变而给测量带来的附加误差，称为应变片的温度误差。 产生应变片温度误差的主要因素有下述两个方面。 1)电阻温度系数的影响 敏感栅的电阻丝阻值随温度变化的关系可用下式表示： 1.温度误差 Rt=R0(1+α0Δt) * 式中: Rt——温度为t时的电阻值； R0——温度为t0时的电阻值； α0——温度为t0时金属丝的电阻温度系数； Δt——温度变化值，Δt=t-t0。 当温度变化Δt时，电阻丝电阻的变化值为： ΔRα=Rt-R0=R0α0Δt * 2) 试件材料和电阻丝材料的线膨胀系数的影响 当试件与电阻丝材料的线膨胀系数相同时：环境温度变化不会产生附加变形。 当试件与电阻丝材料的线膨胀系数不同时：环境温度变化，电阻丝会产生附加变形，从而产生附加电阻变化。 设电阻丝和试件在温度为0℃时的长度均为l0, 它们的线膨胀系数分别为βs和βg，若两者不粘贴，则它们的长度分别为 ls=l0(1+βsΔt) lg=l0(1+βgΔt) * 当两者粘贴在一起时，电阻丝产生的附加变形Δl、附加应变εβ和附加电阻变化ΔRβ分别为： * 由于温度变化而引起的应变片总电阻相对变化量为 结论：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。 * 2.温度补偿方法： ① 自补偿法：选择自补偿法、组合自补偿法。 ② 桥路补偿法 ③ 热敏电阻补偿法。 * 电桥补偿法 * 注意补偿条件： ① 在应变片工作过程中，保证R3=R4。 ② R1和RB两个应变片应具有相同的电阻温度系数α、线膨胀系数β、应变灵敏度系数K和初始电阻值R0。 ③ 粘贴补偿片的补偿块材料和粘贴工作片的被测试件材料必须一样，两者线膨胀系数相同。 ④ 两应变片应处于同一温度场。 * （三）电阻应变片的布置和接桥方式 * * 3.3 电阻应变式传感器的应用 1.测力传感器 2.压力传感器 3.加速度传感器 * 圆柱（筒）式力传感器 （a）柱式；（b）筒式；（c）圆柱面展开图；（d）桥路连线图 * 环式力传感器 (a) 环式传感器结构图； (b) 应力分布 * 膜片式压力传感器 （a）应变变化图； （b）应变片粘贴 * 应变片容器内液体重量传感器 * 电阻应变式加速度传感器结构图 适用范围：不适用于频率较高的振动和冲击场合，一般适用频率为10Hz～60Hz范围。 * * * * * * * 第3章 电阻应变式传感器 3.1 工作原理及结构参数 3.2 测量电路及温度补偿 3.3 电阻应变式传感器的应用 * 3.1 工作原理及结构参数 1.电阻应变式传感器的主要优点： （1）适于静态和动态测试； （2）灵敏度和精度高； （3）测量范围大宽； （4）能适应多种环境。 * 2.电阻应变片的结构 金属应变片 * 半导体应变片 * 3.电阻应变片的工作原理 电阻应变效应 压阻效应 * 补：形变、应变 对于金属材料： 对于半导体材料： * * 4.电阻应变片的横向效应 * 电阻应变片灵敏度计算（例） 例：一应变片的电阻R0=120Ω，灵敏度系数K=2.05，用作应变为800μm/m的传感元件。求△R与△R/R。 * 5.电阻应变片的种类 （1）丝式应变片； （2）箔式应变片； （3）半导体应变片； （4）薄膜应变片。 * 6.电阻应变片的材料 敏