第2章電阻應(yīng)變傳感器通過本章的學(xué)習(xí)，掌握金屬應(yīng)變式傳感器的構(gòu)成原理及特性，對(duì)電阻應(yīng)變測(cè)量橋路的分析，掌握測(cè)量電橋的結(jié)構(gòu)、形式、特點(diǎn)以及相關(guān)的測(cè)量計(jì)算。上一頁下一頁返回1傳感器與檢測(cè)技術(shù)第2章電阻應(yīng)變傳感器2.1電阻應(yīng)變片2.2電阻應(yīng)變傳感器測(cè)量電路2.3電阻應(yīng)變傳感器的應(yīng)用

上一頁下一頁返回2傳感器與檢測(cè)技術(shù)基本概念電阻應(yīng)變傳感器(Resistancestrainsensor)是一種利用電阻應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻變化的傳感器。任何非電量只要能轉(zhuǎn)化為應(yīng)變量就可以利用電阻應(yīng)變傳感器測(cè)量，因而在非電量電測(cè)技術(shù)中應(yīng)用十分廣泛。其主要特點(diǎn)是：●結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，性能穩(wěn)定、可靠；●靈敏度高，頻率響應(yīng)特性好，適合于靜態(tài)、動(dòng)態(tài)測(cè)量；●環(huán)境適應(yīng)性好，應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。返回3傳感器與檢測(cè)技術(shù)應(yīng)變物體受力產(chǎn)生變形的時(shí)候，體內(nèi)各點(diǎn)處的變形程度往往并不相同。用于描述一點(diǎn)處變形的程度的力學(xué)量就是該點(diǎn)的應(yīng)變。即：應(yīng)變是由載荷、溫度、濕度等因素引起的物體局部的相對(duì)變形。返回4傳感器與檢測(cè)技術(shù)第一節(jié):電阻應(yīng)變片2.1.1金屬電阻應(yīng)變片2.1.2半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片返回什么是應(yīng)變片？是一種金屬或非金屬的電阻體。它通過外力產(chǎn)生的形變，產(chǎn)生電阻的變化量，則把這種電阻體稱為應(yīng)變片。5傳感器與檢測(cè)技術(shù)2.1.1電阻應(yīng)變片

電阻應(yīng)變傳感器由彈性元件、電阻應(yīng)變片和測(cè)量電路組成。

彈性元件用來感受被測(cè)量的變化，并將被測(cè)量的變化轉(zhuǎn)換為彈性元件表面應(yīng)變；

電阻應(yīng)變片粘貼在彈性元件上，將彈性元件的表面應(yīng)變轉(zhuǎn)換為應(yīng)變片電阻值的變化；通過測(cè)量電路將應(yīng)變片電阻值的變化轉(zhuǎn)換為便于輸出測(cè)量的電量，從而實(shí)現(xiàn)非電量的測(cè)量。電阻應(yīng)變片是應(yīng)變測(cè)量的關(guān)鍵元件，為適應(yīng)各種領(lǐng)域測(cè)量的需要，可供選擇的電阻應(yīng)變片的種類很多，但按其敏感柵材料及制作方法可分類如表所示。

上一頁返回下一頁6傳感器與檢測(cè)技術(shù)1.金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)電阻應(yīng)變效應(yīng)：金屬導(dǎo)體在發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其阻值發(fā)生相應(yīng)變化，即形成導(dǎo)體的電阻應(yīng)變效應(yīng)。上一頁返回下一頁取對(duì)數(shù)再取微分得；ρ——電阻率l——導(dǎo)體長(zhǎng)度S——導(dǎo)體截面積7傳感器與檢測(cè)技術(shù)電阻的靈敏系數(shù)由式可知電阻的相對(duì)變化是與電阻率的相對(duì)變化量、長(zhǎng)度的相對(duì)變化量和半徑的相對(duì)變化量有關(guān)的，是它們的代數(shù)和。

上一頁返回下一頁對(duì)于半徑為r的圓導(dǎo)體，S=πr2，dS/S=2dr/r8傳感器與檢測(cè)技術(shù)電阻的靈敏系數(shù)又由材料力學(xué)可知，在彈性范圍內(nèi)，

上一頁返回下一頁ε為導(dǎo)體的縱向應(yīng)變，其數(shù)值一般很小，常以微應(yīng)變度量；μ為電阻絲材料的泊松比，表示導(dǎo)體橫向應(yīng)變量與縱向應(yīng)變量成正比，變形方向相反。一般金屬μ=0.3~0.5；λ為壓阻系數(shù)，與材質(zhì)有關(guān)；σ為應(yīng)力值；E為材料的彈性模量9傳感器與檢測(cè)技術(shù)金屬電阻的靈敏系數(shù)材料的幾何尺寸變化引起的材料的電阻率ρ隨應(yīng)變引起的（壓阻效應(yīng)）金屬材料：ks以前者為主，則k0≈1+2μ=1.7~3.6半導(dǎo)體：ks值主要是由電阻率相對(duì)變化所決定上一頁返回下一頁物理意義：?jiǎn)挝豢v向應(yīng)變引起電阻的相對(duì)變化量。Ks一般在1.8~3.6用增量表示：說明電阻的變化率與金屬絲縱向長(zhǎng)度變化率成線性關(guān)系。10傳感器與檢測(cè)技術(shù)2.金屬絲電阻應(yīng)變片結(jié)構(gòu)敏感柵直徑為0.025mm左右的合金電阻絲絲繞式基底絕緣覆蓋層保護(hù)位移、力、力矩、加速度、壓力彈性敏感元件

應(yīng)變外力作用被測(cè)對(duì)象表面產(chǎn)生微小機(jī)械變形應(yīng)變片敏感柵隨同變形電阻值發(fā)生相應(yīng)變化應(yīng)變片上一頁返回下一頁11傳感器與檢測(cè)技術(shù)金屬絲式應(yīng)變片上一頁返回下一頁金屬電阻絲應(yīng)變片的基本結(jié)構(gòu)1-基片；2-電阻絲；3-覆蓋層；4-引出線基片和覆蓋層一般是很薄的紙張，通過粘結(jié)劑固定電阻絲?；饔茫汗潭娮杞z；敏感柵與彈性元件見的絕緣層。覆蓋層作用：保護(hù)敏感柵。粘結(jié)劑分兩種：無機(jī)——耐高溫，通常適用于不同溫度的測(cè)量；有機(jī)——用于中、低和常溫12傳感器與檢測(cè)技術(shù)市面上電阻絲常用阻值為60Ω、120Ω、200Ω等規(guī)格，一般用120Ω。柵長(zhǎng)也有所不同，根據(jù)具體應(yīng)用選擇。對(duì)電阻絲材料的要求：

Ks要大（靈敏系數(shù)）溫度系數(shù)要小電阻率要穩(wěn)定抗拉力、抗彎曲強(qiáng)度大抗氧化、抗腐蝕性能好上一頁返回下一頁13傳感器與檢測(cè)技術(shù)3金屬絲電阻應(yīng)變片基本特性

（一）橫向效應(yīng)（二）機(jī)械滯后（三）蠕變（四）溫飄上一頁返回下一頁14傳感器與檢測(cè)技術(shù)

（一）橫向效應(yīng)敏感柵是由多條直線和圓弧部分組成直線段：沿軸向拉應(yīng)變?chǔ)舩，電阻圓弧段：沿軸向壓應(yīng)度εy，電阻K上一頁下一頁返回lεyεx15傳感器與檢測(cè)技術(shù)橫向效應(yīng)應(yīng)變片的橫柵部分將縱向絲柵部分的電阻變化抵消了一部分，從而降低了整個(gè)電阻應(yīng)變片的靈敏度，帶來測(cè)量誤差，其大小與敏感柵的構(gòu)造及尺寸有關(guān)。敏感柵的縱柵愈窄、愈長(zhǎng)，而橫柵愈寬、愈短，則橫向效應(yīng)的影響愈小。雖然受橫向效應(yīng)影響，但K在很大范圍內(nèi)還是具有線性關(guān)系的。16傳感器與檢測(cè)技術(shù)（二）機(jī)械滯后在恒溫下，應(yīng)變片受力后，其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生不可逆的殘余變形，致使應(yīng)變電阻在加載和卸載時(shí)，出現(xiàn)一定的差值，此差值稱之為機(jī)械滯后(Hysteresis)，也將引起應(yīng)變片靈敏系數(shù)下降。主要原因：加載和卸載時(shí)殘余的應(yīng)變沒有釋放。粘結(jié)劑固化不充分。所以：要預(yù)先進(jìn)行加載和卸載，以減小其機(jī)械滯后。17傳感器與檢測(cè)技術(shù)（三）蠕變應(yīng)變片受恒定力作用時(shí)，應(yīng)變電阻值隨時(shí)間而變化，這是因?yàn)閼?yīng)力在粘膠層中傳遞時(shí)出現(xiàn)滑動(dòng)現(xiàn)象，膠層越厚，滑動(dòng)越嚴(yán)重，這種現(xiàn)象稱之為蠕變，蠕變結(jié)果也將引起靈撤系數(shù)下降。因而在應(yīng)變片制作及往彈性元件上粘貼時(shí)，不但要選用同型號(hào)優(yōu)質(zhì)粘結(jié)劑，而且粘結(jié)層要薄而均勻。18傳感器與檢測(cè)技術(shù)（四）溫飄應(yīng)變片材料的電阻一般都受溫度影響，溫度變化引起應(yīng)變片電阻值變化的現(xiàn)象稱之為溫漂，這種由于物質(zhì)內(nèi)部熱激發(fā)所引起的熱輸出，通常是導(dǎo)致靈敏度下降的主要因素，因而在應(yīng)變測(cè)量中都要采取相應(yīng)的溫度補(bǔ)償措施。

主要原因：溫度會(huì)導(dǎo)致應(yīng)變片電阻絲ρ的變化膨脹后會(huì)改變R。19傳感器與檢測(cè)技術(shù)4金屬箔式應(yīng)變片在絕緣基底上，將厚度為0.003～0.01mm電阻箔材，利用照相制板或光刻腐蝕的方法，制成適用于各種需要的形狀箔式應(yīng)變片上一頁返回下一頁20傳感器與檢測(cè)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)：（1）尺寸準(zhǔn)確，線條均勻，適應(yīng)不同的測(cè)量要求，

（2）可制成多種復(fù)雜形狀尺寸準(zhǔn)確的敏感柵（3）與被測(cè)試件接觸面積大，粘結(jié)性能好。散熱條件好，允許電流大，靈敏度提高。（4）蠕變、機(jī)械滯后小，疲勞壽命長(zhǎng)。（5）試件受力產(chǎn)生應(yīng)變，通過基底傳給應(yīng)變面。由于箔狀較薄，所以其應(yīng)力與表面應(yīng)力較接近，測(cè)量精度較高。（6）比絲狀應(yīng)變片橫向效應(yīng)帶來的誤差小。缺點(diǎn)：（1）電阻值的分散性大阻值調(diào)整。（2）引線是焊接點(diǎn)引出，而絲狀是直接引出，所以箔狀焊點(diǎn)容易受溫度限制，不能過高。（3）成本高。上一頁返回下一頁21傳感器與檢測(cè)技術(shù)5金屬薄膜應(yīng)變片采用真空蒸發(fā)或真空沉積等方法在薄的絕緣基片上形成厚度在0.1μm以下的金屬電阻材料薄膜敏感柵，再加上保護(hù)層，易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化批量生產(chǎn)優(yōu)點(diǎn)：應(yīng)變靈敏系數(shù)大，允許電流密度大，工作范圍廣，易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)問題：難控制電阻與溫度和時(shí)間的變化關(guān)系上一頁返回下一頁22傳感器與檢測(cè)技術(shù)2.1.2半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片上一頁返回下一頁壓阻效應(yīng)：沿著半導(dǎo)體某晶向施加一定的壓力而使其產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)，其電阻率將隨應(yīng)力改變而變化，這種現(xiàn)象稱之為半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)。

單晶硅是各向異性材料，取向不同時(shí)，特性不同，而取向是用晶向表示的。所謂晶向就是晶面的法線方向。晶向確定之后，晶面就是確定的。其中：π——半導(dǎo)體晶體縱向壓阻系數(shù)；

E——半導(dǎo)體晶體彈性模量對(duì)于半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片，一般π

E比（1＋2μ）大近百倍，故：其應(yīng)變靈敏系數(shù)：23傳感器與檢測(cè)技術(shù)半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片缺點(diǎn)上一頁返回下一頁主要缺點(diǎn)：溫度穩(wěn)定性差，測(cè)量較大應(yīng)變時(shí)非線性嚴(yán)重，在應(yīng)用時(shí)要采取相應(yīng)的溫度補(bǔ)償和非線性校正措施24傳感器與檢測(cè)技術(shù)第二節(jié)電阻應(yīng)變傳感器測(cè)量電路

上一頁返回下一頁2.2.1基本原理2.2.2單臂橋2.2.3

半橋2.2.4全橋2.2.5應(yīng)變測(cè)量電橋性能的提高25傳感器與檢測(cè)技術(shù)2.2.1基本原理上一頁返回下一頁電阻應(yīng)變計(jì)把機(jī)械應(yīng)變信號(hào)轉(zhuǎn)換成ΔR/R后，由于應(yīng)變量及其應(yīng)變電阻變化一般都很微小，既難以直接精確測(cè)量，又不便直接處理。因此，必須采用轉(zhuǎn)換電路或儀器，把應(yīng)變計(jì)的ΔR/R變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流變化。通常采用電橋電路實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。根據(jù)電源的不同，電橋分直流電橋和交流電橋。由于應(yīng)變電橋各橋臂是電阻，故可采用直流電橋。26傳感器與檢測(cè)技術(shù)直流電橋電橋輸出表達(dá)式：Io=0，Uo＝0時(shí)電橋平衡平衡條件

:R1R3=R2R4

上一頁返回下一頁27傳感器與檢測(cè)技術(shù)根據(jù)電橋的四個(gè)臂電阻是否為工作應(yīng)變片，可將電橋分為以下幾種：

（1）單臂橋（2）半橋（3）全橋上一頁返回下一頁28傳感器與檢測(cè)技術(shù)2.2.2單臂橋橋臂AD為工作臂，接應(yīng)變片；R1為應(yīng)變片靜態(tài)電阻；?R為工作時(shí)應(yīng)變片電阻的變化量上一頁返回下一頁?R為正：正應(yīng)變，承受拉應(yīng)變，符號(hào)箭頭向上；為負(fù)：負(fù)應(yīng)變，承受壓應(yīng)變，符號(hào)箭頭向下。實(shí)際工作中：R1為工作應(yīng)變片；R2為補(bǔ)償應(yīng)變片，對(duì)溫度引起的誤差和系統(tǒng)誤差進(jìn)行補(bǔ)償；R3、R4為固定電阻。29傳感器與檢測(cè)技術(shù)上一頁返回下一頁單臂橋：只有一個(gè)橋臂接應(yīng)變片。設(shè)R1＝R2=R3=R4=R，稱之為等臂橋。輸出為：?jiǎn)伪蹣虻撵`敏度為：當(dāng)?R<<R時(shí)，有：可見其輸出電壓小，靈敏度低，且具有一定的非線性。30傳感器與檢測(cè)技術(shù)2.2.3半橋半橋即雙臂橋，有兩個(gè)相鄰橋臂接應(yīng)變片，且一個(gè)正應(yīng)變，一個(gè)負(fù)應(yīng)變。R1、R2均為工作電阻；R3、R4為固定電阻。上一頁返回下一頁?R1＝?R：拉應(yīng)變?R2＝－?R：壓應(yīng)變R1＝R2=R3=R4=R可見半橋的輸出電壓和靈敏度都比單臂橋大一倍，且非線性得到改善。當(dāng)R1=R+?R，R2=R-?R時(shí)稱為半橋形式的差動(dòng)測(cè)量橋31傳感器與檢測(cè)技術(shù)2.2.4全橋應(yīng)變片全橋指四個(gè)橋臂都接有應(yīng)變片。上一頁返回下一頁?R1＝?R3＝?R?R2＝?R4＝－?RR1＝R2=R3=R4=R可見全橋的輸出電壓和靈敏度都比半橋大一倍，應(yīng)盡量采用全橋。相鄰橋臂所接的應(yīng)變片承受相反應(yīng)變相對(duì)橋臂所接的應(yīng)變片承受相同應(yīng)變當(dāng)R1=R3=R+?R，R2=R4=R-?R時(shí)稱為全橋形式的差動(dòng)測(cè)量橋32傳感器與檢測(cè)技術(shù)2.2.5應(yīng)變測(cè)量電橋性能的提高

上一頁返回下一頁測(cè)量電橋工作性能對(duì)應(yīng)變測(cè)量的精度影響很大，為了實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量，必須改善測(cè)量電橋的工作性能，如提高靈敏度、改善非線性及進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)取?3傳感器與檢測(cè)技術(shù)2.2.5應(yīng)變測(cè)量電橋性能的提高

靈敏度和供電電壓的關(guān)系：供橋電壓越高，電橋靈敏度越高，但溫度誤差越大，因此一般供橋電壓為1～3V上一頁返回下一頁1.靈敏度的提高提高靈敏度的方法：采用差動(dòng)電橋，即半橋和全橋式中?Ri《Ri，為分析方便，忽略分母中的?Ri項(xiàng)和分子中的?Ri高次頂，且電橋巳調(diào)平衡，即R1R3＝R2R4，此時(shí)電橋輸出電壓可改寫為：34傳感器與檢測(cè)技術(shù)采用等臂電橋，即R1=R2=R3=R4=R

。則上一頁返回下一頁35傳感器與檢測(cè)技術(shù)上式表明：①

ΔRi<<R時(shí)，電橋的輸出電壓與應(yīng)變成線性關(guān)系。②若相鄰兩橋臂的應(yīng)變極性一致，即同為拉應(yīng)變或壓應(yīng)變時(shí)，輸出電壓為兩者之差；若相鄰兩橋臂的應(yīng)變極性不同，則輸出電壓為兩者之和。③若相對(duì)兩橋臂應(yīng)變的極性一致，輸出電壓為兩者之和；反之則為兩者之差。④電橋供電電壓U越高，輸出電壓U0越大。但是，當(dāng)U大時(shí)，電阻應(yīng)變片通過的電流也大，若超過電阻應(yīng)變片所允許通過的最大工作電流，傳感器就會(huì)出現(xiàn)蠕變和零漂。⑤增大電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)K，可提高電橋的輸出電壓。上一頁返回下一頁36傳感器與檢測(cè)技術(shù)略去分母中的ΔR1/R1項(xiàng),假設(shè)ΔR1/R1<<1單臂電橋，即R1橋臂變化ΔR，理想的線性關(guān)系實(shí)際輸出電壓：上一頁返回下一頁電橋的相對(duì)非線性誤差為：2.非線性誤差及其補(bǔ)償差動(dòng)半橋、差動(dòng)全橋的誤差情況：根據(jù)對(duì)差動(dòng)形式的電橋分析，我們可以知道在輸出表達(dá)式中，分母中已不存在ΔR的分量，所以也就不存在非線性誤差的因素。結(jié)論：差動(dòng)測(cè)量可以消除非線性誤差因素。37傳感器與檢測(cè)技術(shù)3.電橋的溫度補(bǔ)償橋路補(bǔ)償應(yīng)變片自補(bǔ)償外補(bǔ)償溫度補(bǔ)償上一頁返回下一頁無論是金屬電阻應(yīng)變片或半導(dǎo)體電阻應(yīng)變片，都對(duì)溫度變化十分敏感，因而溫度變化將引起電橋測(cè)量誤差。38傳感器與檢測(cè)技術(shù)

①橋路補(bǔ)償U(kuò)0R1R4R3URbFFR1Rb上一頁返回下一頁當(dāng)采用單臂橋時(shí)，可使單臂橋?qū)囟葓?chǎng)呈現(xiàn)差動(dòng)輸出狀態(tài)，即在單臂橋工作臂的相鄰臂接入相同型號(hào)的應(yīng)變片，此應(yīng)變片不受應(yīng)力影響，但與工作臂上的應(yīng)變片處于同一溫度場(chǎng)中，稱其為補(bǔ)償片。39傳感器與檢測(cè)技術(shù)

①橋路補(bǔ)償R1+⊿RRb-⊿RU0R1＋⊿RR4R3URb－⊿R上一頁返回下一頁由前面的分析可知，當(dāng)采用差動(dòng)橋時(shí)，各橋臂應(yīng)變片處于同一溫度場(chǎng)下，即溫度變化引起各橋臂電阻的變化量大小相等、劑型相同，致使相鄰橋臂電阻變化量想減為0，因?yàn)椴顒?dòng)橋具有溫度自補(bǔ)償功能。40傳感器與檢測(cè)技術(shù)電橋補(bǔ)償法優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單、方便，在常溫下補(bǔ)償效果較好缺點(diǎn)：在溫度變化梯度較大的條件下，很難做到工作片與補(bǔ)償片處于溫度完全一致的情況，因而影響補(bǔ)償效果。41傳感器與檢測(cè)技術(shù)②應(yīng)變片的自補(bǔ)償法粘貼在被測(cè)部位上的是一種特殊應(yīng)變片，當(dāng)溫度變化時(shí)，產(chǎn)生的附加應(yīng)變?yōu)榱慊蛳嗷サ窒@種應(yīng)變片稱為溫度自補(bǔ)償應(yīng)變片。利用這種應(yīng)變片來實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償?shù)姆椒ǚQ為應(yīng)變片自補(bǔ)償法。a.選擇式自補(bǔ)償應(yīng)變片b.雙金屬敏感柵自補(bǔ)償應(yīng)變片42傳感器與檢測(cè)技術(shù)③外補(bǔ)償

TKRtUiR1＋⊿RR4R3U0R2RtR5分流電阻

UURtU=Ui-URtK上一頁返回下一頁43傳感器與檢測(cè)技術(shù)2.1.4電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用作用：金屬應(yīng)變片除了測(cè)定試件應(yīng)力、應(yīng)變外，還可以組成多種應(yīng)變片傳感器來測(cè)量力、扭矩、加速度、壓力等物理量。組成：一般應(yīng)變式傳感器包括兩部分：彈性敏感元件，將被測(cè)量（力、扭矩、加速度、壓力等）轉(zhuǎn)換成彈性體的應(yīng)變值。應(yīng)變片元件，稱之為轉(zhuǎn)換元件，將應(yīng)變值轉(zhuǎn)換為電阻的變化量。上一頁返回下一頁44傳感器與檢測(cè)技術(shù)2.1.4電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用1

應(yīng)變式力傳感器2

應(yīng)變式壓力傳感器3.應(yīng)變式液體重量（或液位）傳感器4

應(yīng)變式加速度傳感器上一頁返回下一頁45傳感器與檢測(cè)技術(shù)上一頁返回下一頁柱式力傳感器1

應(yīng)變式力傳感器（a）實(shí)心圓柱；（b）空心圓筒；46傳感器與檢測(cè)技術(shù)R5R8R7R6R1R2R3R4R5R8R7R6R1R2R3R4UoUF軸向、切向粘貼的應(yīng)變片個(gè)數(shù)應(yīng)相等，以便接成差動(dòng)電路F：載荷力S：彈性元件橫截面積E：彈性元件彈性模量47傳感器與檢測(cè)技術(shù)(2)懸臂梁式力傳感器上一頁返回下一頁這類傳感器的彈性元件是一個(gè)懸臂梁，載荷加在梁的自由端，應(yīng)變片沿梁的長(zhǎng)度方向上下粘貼，懸臂梁分等強(qiáng)度梁和等截面梁，其應(yīng)變特性是不相同的。48傳感器與檢測(cè)技術(shù)等截面懸臂梁上一頁返回下一頁等截面梁結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易加工，靈敏度高適合于測(cè)5000N以下的載荷b0R1R2l0lFbh①等截面懸臂梁顯然各點(diǎn)上的應(yīng)力與L0有關(guān)，L0越大，應(yīng)力應(yīng)變就越大。即沿L方向的粘貼位置誤差直接影響測(cè)量結(jié)果。49傳感器與檢測(cè)技術(shù)b0R1R2XlFbh②等強(qiáng)度懸臂梁等強(qiáng)度懸臂梁由于x/b0為常數(shù)，因而等強(qiáng)度梁各截面上的應(yīng)力實(shí)際與x無關(guān)，即沿L方向的粘貼位置誤差對(duì)測(cè)量結(jié)果不產(chǎn)生影響。50傳感器與檢測(cè)技術(shù)③雙端固定梁與單端固定梁相比，ε增大。由于U0=kεUi，所以U0增大。51傳感器與檢測(cè)技術(shù)⑶環(huán)式力傳感器

上一頁返回下一頁為了適應(yīng)工程測(cè)量的需要，有時(shí)采用環(huán)式力傳感器。其彈性元件是圓形吊環(huán)或扁環(huán)形吊環(huán)。環(huán)上粘應(yīng)變片，便于接成差動(dòng)電路，即承受拉應(yīng)變和壓應(yīng)變的應(yīng)變片數(shù)相等。52傳感器與檢測(cè)技術(shù)⑶環(huán)式力傳感器

上一頁返回下一頁在外力作用下，各點(diǎn)的應(yīng)力差別較大R1、R4承受拉應(yīng)變，F(xiàn)越大，R越大R2、R3承受壓應(yīng)變，F(xiàn)越大，R越小E：彈性模量r：圓環(huán)的平均半徑h：圓環(huán)平面的徑向厚度b：圓環(huán)平面法線方向厚度可接差動(dòng)半橋或全橋53傳感器與檢測(cè)技術(shù)BK-2S稱重傳感器產(chǎn)品詳細(xì)介紹

采用國際流行的雙梁式或剪切S梁結(jié)構(gòu)，拉、壓輸出對(duì)稱性好、

測(cè)量精度高、結(jié)構(gòu)緊湊，安裝方便，廣泛用于機(jī)電結(jié)合秤、料斗秤、包裝秤等各種測(cè)力、稱重系統(tǒng)中

技術(shù)參數(shù)供橋電壓12VDC輸入阻抗380±20Ω

輸出阻抗350±10Ω絕緣電阻≥2000MΩ

工作溫度-10~+50℃

上一頁返回下一頁54傳感器與檢測(cè)技術(shù)BK－4輪輻式傳感器系列

采用輪輻式結(jié)構(gòu)，高度低，抗偏抗側(cè)能力強(qiáng)，測(cè)量精度高，性能穩(wěn)定可靠安裝方便，是大、中量程精度傳感器中的最佳形式，廣泛用于各種電子衡器和各種力值測(cè)量，如汽車衡、軌道衡、吊勾秤、料斗秤技術(shù)參數(shù)

量程（t）1，2，5，10，20，30，50供橋電壓12VDC

靈敏度1．5~2mV/V輸入阻抗730±20Ω

非線性（%FS）0.03,0.05,0.1輸出阻抗700±10Ω

重復(fù)性（%FS）0.03,0.05,0.1絕緣電阻≥2000MΩ

滯后（%FS）0.03,0.05,0.1工作溫度-10~+50℃

允許過負(fù)荷120%FS熱零點(diǎn)偏移（%FS/10℃）上一頁返回下一頁55傳感器與檢測(cè)技術(shù)2.應(yīng)變式壓力傳感器

上一頁返回下一頁R4R3R1R2

UU0膜片PεrεtR1R2R3R4εrεt膜片式壓力傳感器當(dāng)液體進(jìn)入膜盒后，對(duì)膜片產(chǎn)生一定的壓力，此壓力使膜片上的應(yīng)變片承受相應(yīng)的應(yīng)變。R1、R4承受拉應(yīng)變，即徑向應(yīng)變?chǔ)舝，R2、R3承受壓應(yīng)變，即切向應(yīng)變?chǔ)舤，，可接成差動(dòng)全橋，獲得較高靈敏度。主要用于氣體、液體壓力的測(cè)量。56傳感器與檢測(cè)技術(shù)上一頁返回下一頁εtεrR1R2R3R4εrεt其中：h——膜片厚度

r——膜片半徑

x——應(yīng)變片離圓形的徑向距離可知：εr邊緣處最大，εt圓心處最大。所以：中心處沿切向貼兩應(yīng)變片，邊緣處沿徑向貼兩應(yīng)變片。57傳感器與檢測(cè)技術(shù)筒式壓力傳感器測(cè)較大壓力

機(jī)床液壓系統(tǒng)的壓力（106～107Pa），槍炮的膛內(nèi)壓力（108Pa），動(dòng)態(tài)特性和靈敏度主要由材料的E值和尺寸決定上一頁返回下一頁其