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�(yīng)變電阻傳感器
閱讀�10718�(shí)間:2011-06-07 20:09:18

  �(yīng)�電阻傳感�是以電阻�(yīng)變計(jì)為轉(zhuǎn)換元�,將非電量如:力、壓力、位�、加速度、扭矩等參數(shù)�(zhuǎn)換為電量的電阻式傳感器。它是實(shí)�(xiàn)�(cè)試和自動(dòng)控制的首要環(huán)節(jié),常用的�(yīng)變電阻傳感器有應(yīng)變式�(cè)力傳感器、應(yīng)變式壓力傳感�、應(yīng)變式扭矩傳感���

�(yōu)缺點(diǎn)

  1、優(yōu)�(diǎn)

  精度高,�(cè)量范圍廣,壽命�(zhǎng),�(jié)�(gòu)�(jiǎn)�,尺寸小,重量輕,頻響特性好,能在惡劣條件下工作,易于實(shí)�(xiàn)小型�、整體化和品種多樣化��

  2、缺�(diǎn)

  �(duì)于大�(yīng)變有較大的非�(xiàn)�、輸出信�(hào)較弱,但可采取一定的�(bǔ)償措��

  因此它廣泛應(yīng)用于自動(dòng)�(cè)試和控制技�(shù)��

傳感元件

  �(yīng)變電阻傳感器是基于測(cè)量物體受力變形所�(chǎn)生應(yīng)變的一種傳感器,最常用的傳感元件為電阻�(yīng)變片。電阻應(yīng)變片主要有金屬和半導(dǎo)體兩�(lèi),金屬應(yīng)變片有金屬絲�、箔式、薄膜式之分。半�(dǎo)體應(yīng)變片具有靈敏度高(通常是絲�、箔式的幾十倍)、橫向效�(yīng)小等�(yōu)�(diǎn)�

  一、基本結(jié)�(gòu)�1、粘合層 2、基� 3、粘合層 4、蓋� 5、敏感柵 6、引出線(xiàn)

電阻應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)

  金屬材料、半金屬材料

  �、工作原�

  電阻�(yīng)變效�(yīng)是指金屬�(dǎo)體在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí),其電阻值隨著所受機(jī)械變�(伸長(zhǎng)或縮�)的變化而發(fā)生變化的�(xiàn)��

  �(yīng)變片壓阻效應(yīng):半�(dǎo)體材料在受到外力作用�(shí),其電阻率ρ發(fā)生變化的�(xiàn)��

電阻應(yīng)變片

工作原理

  �(yīng)變電阻傳感器的工作原理是基于電阻�(yīng)變效�(yīng)原理。用金屬電阻絲制作成電阻�(yīng)變片,將其粘貼在彈性體�。測(cè)量時(shí),當(dāng)彈性體受力變形�(shí),應(yīng)變片的敏感柵也隨同變�,其電阻值發(fā)生相�(yīng)變化,通過(guò)�(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化�

  電阻�(yīng)變效�(yīng)�

  一段金屬電阻絲�(zhǎng)度為L(zhǎng),橫截面為S,電阻率記作ρ,材料的泊松系數(shù)是μ。當(dāng)這根電阻絲未受外力作用時(shí),它的電阻值為�

  R = ρL/S(Ω)

  其中:L-金屬�(dǎo)�(xiàn)�(zhǎng)� S-金屬�(dǎo)�(xiàn)橫截面積 ρ-電導(dǎo)率(不同材料電阻率不同)

  �(dāng)金屬�(dǎo)�(xiàn)兩端受拉力F伸長(zhǎng)變形。設(shè)其伸�(zhǎng)ΔL,橫截面積則縮小,它的截面圓半徑減少Δr。金屬電阻絲在變形后,電阻率也會(huì)有所改變,這種�(xiàn)象稱(chēng)為電阻應(yīng)變效�(yīng)�

  將變形后電導(dǎo)率記作Δρ,�(duì)式(2-1)求全微�,即求出電阻絲伸�(zhǎng)�,其電阻值改變了多少。我們有�

  ΔR = ΔρL/S + ΔLρ/S   CΔSρL/S2 �2-2� 用式�2-1)去除式�2-2)得�

  ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L   C ΔS/S �2-3� 另外,我們知道導(dǎo)�(xiàn)的橫截面� S =πr2,則 Δs = 2πr*Δr,所��

  ΔS/S = 2Δr/r �2-4�

  從材料力�(xué)我們知道: Δr/r = -μΔL/L �2-5�

  其中,負(fù)�(hào)表示伸長(zhǎng)�(shí),半徑方向是縮小的。μ是表示材料橫向效應(yīng)泊松系數(shù)。把式(2-4)(2-5)代入(2-3��

  ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L + 2μΔL/L =�1 + 2μ(Δ�/ρ�/(ΔL/L))*ΔL/L = K *ΔL/L �2-6�

  其中:K = 1 + 2μ +(Δ�/ρ�/(ΔL/L� (2-7)

  在材料力�(xué)中ΔL/L�(chēng)作為�(yīng)�,記作�,用它來(lái)表示彈性往往顯得太大,常常把它的百萬(wàn)分之一作為單位,記作μ��

  這樣,式(2-6)常寫(xiě)作:

  ΔR/R = Kε

  式(2-6))�(shuō)明了電阻�(yīng)變片的電阻變化率和電阻絲伸長(zhǎng)率之間的�(guān)��

  �(jié)論:

  1、當(dāng)金屬絲受外力作用�(shí),其�(zhǎng)度和截面積都�(huì)�(fā)生變化�

  2、金屬絲受外力作用而伸�(zhǎng)�(shí),長(zhǎng)度增�,而截面積減少,電阻值會(huì)增大�

  3、當(dāng)金屬絲受外力作用而壓縮時(shí),長(zhǎng)度減�,而截面增�,電阻值會(huì)減小�

  4、阻值變化通常較小�

�(yīng)�

  1、將�(yīng)變片粘貼于被�(cè)試件�,直接用�(lái)�(cè)定試件的�(yīng)力或�(yīng)��

應(yīng)變電阻傳感器的應(yīng)用

  a)齒輪輪齒彎矩

  b)飛機(jī)�(jī)身應(yīng)�

  c)立柱�(yīng)�

  d)橋梁�(yīng)�

  2、將�(yīng)變片貼于彈性元件上,與彈性元件一起構(gòu)成應(yīng)變式傳感器,常用�(lái)�(cè)量力、位�、壓�、加速度等參�(shù)�

應(yīng)變電阻傳感器的應(yīng)用

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