1、 題目：電阻應(yīng)變式傳感器的原理與應(yīng)用系 院：物理與電子技術(shù)學(xué)院 學(xué)生姓名： 學(xué) 號： 專 業(yè)：電子信息工程 電阻應(yīng)變式傳感器設(shè)計(jì)原理與應(yīng)用 摘 要傳感器是將非電學(xué)物理量 如位移速度壓力溫度濕度流量聲強(qiáng)光照強(qiáng)度等轉(zhuǎn)化成易于測量 傳輸處理的電學(xué)物理量如電壓電流電阻電容等的一種元件即非電學(xué)物理量 傳感器 電學(xué)量他是感知獲取和檢測信息的窗口 是自動控制設(shè)備中不可缺少的元件自動控制系統(tǒng)獲取的信息都要通過傳感器將其轉(zhuǎn)化為容易傳輸和處理的電信號 傳感器根據(jù)其轉(zhuǎn)換的信號來可分力電傳感器熱電傳感器光電傳感器根據(jù)其利用的元件可分為 電容式傳感器電阻式傳感器等 電阻應(yīng)變式傳感器在檢測中的得到廣泛應(yīng)用關(guān)鍵詞 電阻，傳

2、感器，應(yīng)用引言電阻應(yīng)變式傳感器 以電阻應(yīng)變計(jì)為轉(zhuǎn)換元件的電阻式傳感器 電阻應(yīng)變式傳感器由彈性敏感元件 電阻應(yīng)變計(jì)補(bǔ)償電阻和外殼組成 可根據(jù)具體測量要求設(shè)計(jì)成多種結(jié)構(gòu)形式 彈性敏感元件受到所測量的力而產(chǎn)生變形并使附著其上的電阻應(yīng)變計(jì)一起變形 電阻應(yīng)變計(jì)再將變形轉(zhuǎn)換為電阻值的變化 從而可以測量力壓力扭矩位移加速度和溫度等多種物理量一.電阻應(yīng)變式傳感器原理電阻應(yīng)變式傳感器是利用電阻應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻變化的傳感器當(dāng)被測物理量作用于彈性元件上彈性元件在力力矩或壓力等的作用下發(fā)生變形 產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)變或位移 然后傳遞給與之相連的應(yīng)變片引起應(yīng)變片的電阻值變化 通過測量電路變成電量輸出 輸出的電量大小反映被

3、測量的大小 電阻應(yīng)變效應(yīng)：電阻應(yīng)變片的工作原理是基于應(yīng)變效應(yīng)即導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外界力的作用下產(chǎn)生機(jī)械變形時(shí) 其電阻值相應(yīng)發(fā)生變化 這種現(xiàn)象稱為應(yīng)變效應(yīng)計(jì)算公式：電阻絲的長度為l，截面面積為A，電阻率為p 彈性元件把被測力的變化轉(zhuǎn)變?yōu)閼?yīng)變量的變化，粘貼在上面的應(yīng)變片也感受到同樣大小的應(yīng)變，因而應(yīng)變片把應(yīng)變量的變化變換成電阻的變化。只要把所貼的應(yīng)變片接入電橋線路中，則電橋的輸出變化就正比于被測力的變化。是應(yīng)變式傳感器的主要的關(guān)鍵部件，它的結(jié)構(gòu)形狀，材料，加工精度，熱處理工藝等關(guān)系到傳感器的性能。1敏感柵2基底3引線4粘結(jié)劑5表面覆蓋物 力傳感器的彈性元件有多種結(jié)構(gòu)形式 (a) 柱形?？梢允菆A柱，

4、也可以是方柱。根據(jù)載荷量的大小，可以是實(shí)心柱，也可以是空心柱。對中等量程的傳感器，一般都做成空心圓柱狀，對相同的截面積來說，空心柱比實(shí)心柱抗彎強(qiáng)度大。(b) 彈性環(huán)。應(yīng)變片貼在彎矩較大處的內(nèi)外表面。當(dāng)圓環(huán)受壓時(shí)，貼片處的外表面是正應(yīng)變(拉伸應(yīng)變)，內(nèi)表面是負(fù)應(yīng)變(壓縮應(yīng)變)，四個(gè)應(yīng)變片可連接成差動全橋。環(huán)狀彈性元件可做成拉壓力傳感器，既可測拉伸力，又可測壓縮力，而且量程可很小。(c) 兩端固定支梁。應(yīng)變片貼在應(yīng)變最大的中心部位，在上下表面各貼兩片。當(dāng)梁受力作用時(shí)，上表面的應(yīng)變片為壓應(yīng)變，下表面的應(yīng)變片為拉應(yīng)變，四個(gè)應(yīng)變片組成全橋差動結(jié)構(gòu)。(d) 等強(qiáng)度懸臂梁。在梁的上下表面各貼兩片應(yīng)變片，上表

5、面的應(yīng)變片為拉應(yīng)變，下表面的應(yīng)變。應(yīng)變式傳感器檢測電路分析全電橋等效電路的形變前后 二.電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用電阻式傳感器和相應(yīng)的測量電路組成的測力、測壓、稱重、測位移、扭矩等測量儀表是冶金、電力、交通、石化、商業(yè)、生物醫(yī)學(xué)和國防等部門進(jìn)行自動稱重、過程檢測和實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化不可缺少的工具之一。1.應(yīng)變式傳感器在自動澆花系統(tǒng)中的應(yīng)用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖系統(tǒng)組成：主控制器，電阻應(yīng)變傳感器，AD轉(zhuǎn)換模塊，電機(jī)及電機(jī)控制模塊，鍵盤顯示部分。 系統(tǒng)工作原理：用戶根據(jù)具體需要利用按鍵進(jìn)行總質(zhì)量的上下參數(shù)設(shè)定，然后啟動工作按鈕，開始工作。當(dāng)單臂電橋不平衡的時(shí)候，輸出一個(gè)電壓，經(jīng)過放大電路的放大，經(jīng)過AD轉(zhuǎn)換電路的

6、轉(zhuǎn)換成八位數(shù)字量，送給單片機(jī)，單片機(jī)將收到的數(shù)值與設(shè)定值進(jìn)行比較，當(dāng)其小于下限Mmin時(shí)電機(jī)開始工作，當(dāng)質(zhì)量大于Mmax時(shí)，電機(jī)則停止工作。2.應(yīng)變式傳感器測量長度裝置安裝在于圓柱試件上電阻式應(yīng)變傳感器 安裝在于板狀試件上電阻式應(yīng)變傳感器 測量裝置的工作原理：測量時(shí)，用附加夾具可將傳感器安卡在被測的表面上，當(dāng)試件加力P時(shí)，兩支撐間的距離由L增加到(L+L )使連接在活動支撐上的彈性元件發(fā)生彎曲變形，于是粘貼在彈性元件上的應(yīng)變片的電阻阻值發(fā)生變化，從而輸出與被測量程比例關(guān)系的電量最后二次儀表輸出應(yīng)變數(shù)值。其測量公式為：l=ue/K 式中：ue為輸出應(yīng)變量；l為標(biāo)距的絕對變形；K為靈敏系數(shù) 3.應(yīng)變式傳感器在稱重領(lǐng)域也有著廣泛的應(yīng)用電阻應(yīng)變式稱重傳感器三.小結(jié)常用的電阻應(yīng)變式傳感器有應(yīng)變式測力傳感器應(yīng)變式壓力傳感器應(yīng)變式扭矩傳感器 應(yīng)變式位移傳感器 應(yīng)變式加速度傳感器和測溫應(yīng)變計(jì)等 電阻應(yīng)變式傳感器的優(yōu)點(diǎn)是精度高