《電參量檢測裝置》PPT課件

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1、主要內(nèi)容3.13.23.3電阻式傳感器電容式傳感器電感式傳感器敏感元件轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換電路被測量中間量電阻電信號3.1電阻式傳感器電阻式傳感器組成電阻式傳感器分類電阻應(yīng)變式、壓阻式、熱阻式、光敏電阻式、磁敏電阻等。一、應(yīng)變式傳感器彈性體應(yīng)變片F(xiàn)電橋電路彈性體應(yīng)變片電橋電路x（力、加速度、荷重等）應(yīng)變電阻變化電壓電阻應(yīng)變式傳感器定義它是利用彈性敏感元件將被測量轉(zhuǎn)變?yōu)槠鋺?yīng)變,再通過粘貼在其上的電阻應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻變化，最后通過測量電路（電橋）轉(zhuǎn)換為輸出電壓的裝置。應(yīng)變片：利用金屬絲的電阻應(yīng)變效應(yīng)或半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)制成的一種轉(zhuǎn)換傳感元件。分類：電阻絲應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片。1、電阻絲的應(yīng)變效應(yīng)金

2、屬絲受拉時，l變長、r變小，導(dǎo)致R變大。金屬絲沿軸向受到拉伸或壓縮，其阻值增大或減小，此現(xiàn)象為電阻應(yīng)變效應(yīng)。電阻變化（應(yīng)變）與伸長量的關(guān)系？圖3-1電阻絲的應(yīng)變效應(yīng)1.電阻絲的應(yīng)變效應(yīng)設(shè)有一長度為、截面積為S、半徑為r、電阻率為?的金屬單絲，它的電阻值R可表示為當(dāng)沿金屬絲的長度方向作用均勻拉力（或壓力）時，上式中?、r、l都將發(fā)生變化，從而導(dǎo)致電阻值R發(fā)生變化。例如金屬絲受拉時，l將變長、r變小，均導(dǎo)致R變大；又如，某些半導(dǎo)體受拉時，?將變大，導(dǎo)致R變大。實驗證明，電阻絲及應(yīng)變片的電阻相對變化量?R?R與材料力學(xué)中的軸向應(yīng)變?的關(guān)系在很大范圍內(nèi)是線性的，即對于不同的金屬材料，K略微不同，一般

3、為2左右。而對半導(dǎo)體材料而言，由于其感受到應(yīng)變時，電阻率?會產(chǎn)生很大的變化，所以靈敏度比金屬材料大幾十倍。在材料力學(xué)中，?稱為電阻絲的軸向應(yīng)變，也稱縱向應(yīng)變，是量綱為1的數(shù)。?通常很小，常用10-6表示之。例如，當(dāng)?為0.000001時，在工程中常表示為1?10-6或?m/m。在應(yīng)變測量中，也常將之稱為微應(yīng)變(με)。對金屬材料而言，當(dāng)它受力之后所產(chǎn)生的軸向應(yīng)變最好不要大于1?10-3，即1000?m/m，否則有可能超過材料的極限強度而導(dǎo)致斷裂。應(yīng)變片用于測量力F的計算公式由材料力學(xué)可知，?=F/（SE），所以?R/R又可表示為如果應(yīng)變片的靈敏度K和試件的橫截面積A以及彈性模量Ｅ均為已知，則

4、只要設(shè)法測出?R/R的數(shù)值，即可獲知試件受力Ｆ的大小，例如可用于電子秤的稱重。2、電阻絲應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)與類型圖3-2電阻絲應(yīng)變片結(jié)構(gòu)（1）結(jié)構(gòu)箔式應(yīng)變片的外形敏感柵感受應(yīng)變，并將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻的變化?；捉^緣及傳遞應(yīng)變。由紙薄、膠質(zhì)膜等制成。粘結(jié)劑敏感柵與基底、基底與試件、基底與覆蓋層之間的粘結(jié)。覆蓋層保護(hù)作用。防濕、蝕、塵。引線（低阻易焊）連接電阻絲與測量電路，輸出電參量。應(yīng)變片的使用面積和阻值表示其規(guī)格。如（3×10）mm2，120Ω。根據(jù)制柵工藝的不同分為絲式、箔式和薄膜式。絲式制作：粘貼工藝。箔式制作工藝：照相制版或光刻技術(shù)。薄膜式制作工藝：真空蒸發(fā)或真空沉積。應(yīng)變片的選擇根據(jù)測量精

5、度、允許工作電流、散熱、體積、是否批量等要求查手冊選擇。（2）電阻絲應(yīng)變片的種類圖3-3箔式電阻絲應(yīng)變片結(jié)構(gòu)應(yīng)變片的粘貼：1.去污：采用手持砂輪工具除去構(gòu)件表面的油污、漆、銹斑等，并用細(xì)紗布交叉打磨出細(xì)紋以增加粘貼力，用浸有酒精或丙酮的紗布片或脫脂棉球擦洗。2.貼片：在應(yīng)變片的表面和處理過的粘貼表面上，各涂一層均勻的粘貼膠，用鑷子將應(yīng)變片放上去，并調(diào)好位置，然后蓋上塑料薄膜，用手指揉和滾壓，排出下面的氣泡。3.測量：從分開的端子處，預(yù)先用萬用表測量應(yīng)變片的電阻，發(fā)現(xiàn)端子折斷和壞的應(yīng)變片。4.焊接：將引線和端子用烙鐵焊接起來，注意不要把端子扯斷。5.固定：焊接后用膠布將引線和被測對象固定在一起

6、，防止損壞引線和應(yīng)變片。3、電阻應(yīng)變片的特性（1）應(yīng)變片的靈敏系數(shù)Kμ=0,285鋼件確定方法：實驗測定確定過程：應(yīng)變片F(xiàn)F應(yīng)力儀測出εX電位差計測△R/R圖3-4應(yīng)變片K確定方法敏感柵是由n條直線段和（n－1）個半徑為r的半圓組成,若該應(yīng)變片承受軸向應(yīng)力而產(chǎn)生縱向拉應(yīng)變εx時,則各直線段的電阻將增加,但在半圓弧段則受到從+εx到－μεx之間變化的應(yīng)變。即從拉應(yīng)變過渡到壓應(yīng)變。（2）橫向效應(yīng)定性分析圖3-5應(yīng)變片的軸向受力與橫向效應(yīng)a點：只有εX。b點：既有εX，又有εY。c點：只有εY。圓弧段橫向收縮引起阻值減小量對軸向伸長引起阻值增加量起著抵消作用。因而同樣應(yīng)變阻值變化減小，K值減小，

7、此現(xiàn)象為橫向效應(yīng)。減小橫向效應(yīng)加長敏感柵縱柵，加寬縮短橫柵，消除圓弧。箔式和薄膜式應(yīng)變片橫向效應(yīng)可忽略。定量分析應(yīng)變片置于二維應(yīng)力場，即有，又有。（3-9）4、應(yīng)變片的溫度誤差及補償（1）溫度誤差由于測量現(xiàn)場環(huán)境溫度的改變而給測量帶來的附加誤差,稱為應(yīng)變片的溫度誤差。產(chǎn)因之一:電阻絲溫度系數(shù)的影響（3-10）產(chǎn)因之二:試件材料與電阻絲材料的線膨脹系數(shù)的影響（3-11）（3-12）（3-13）（3-15）（