傳感器與測試技術(shù)課件第五章電阻應(yīng)變片

1、傳感器與測試技術(shù)第5章 電阻應(yīng)變式傳感器第二篇第二篇 常用傳感器的原理及應(yīng)用常用傳感器的原理及應(yīng)用1.1.掌握傳感器工作原理及性能掌握傳感器工作原理及性能 2.2.了解傳感器結(jié)構(gòu)、種類了解傳感器結(jié)構(gòu)、種類3.3.掌握測量電路及其補(bǔ)償方法掌握測量電路及其補(bǔ)償方法4.4.掌握應(yīng)變片的布置及接橋方式掌握應(yīng)變片的布置及接橋方式5.5.了解傳感器的應(yīng)用了解傳感器的應(yīng)用第第5章章 電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器傳感器與測試技術(shù)第5章 電阻應(yīng)變式傳感器 電阻式傳感器的基本原理電阻式傳感器的基本原理：將被測物理量的變化：將被測物理量的變化轉(zhuǎn)換成電阻值的變化，再經(jīng)相應(yīng)的測量電路顯示或記轉(zhuǎn)換成電阻值的變化，再經(jīng)

2、相應(yīng)的測量電路顯示或記錄被測量值的變化。其種類繁多，應(yīng)用廣泛錄被測量值的變化。其種類繁多，應(yīng)用廣泛。 按照其工作原理可分為按照其工作原理可分為：變阻器：變阻器(電位器電位器)式、電阻式、電阻應(yīng)變式、固態(tài)壓阻式、熱敏電阻式、氣敏電阻式、磁應(yīng)變式、固態(tài)壓阻式、熱敏電阻式、氣敏電阻式、磁敏電阻式等敏電阻式等 電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器是基于測量物體受力變形所產(chǎn)是基于測量物體受力變形所產(chǎn)生應(yīng)變的一種傳感器，最常用的生應(yīng)變的一種傳感器，最常用的傳感元件為電阻應(yīng)變傳感元件為電阻應(yīng)變片。片。 傳感器與測試技術(shù)第5章 電阻應(yīng)變式傳感器應(yīng)用范圍應(yīng)用范圍：用于位移、加速度、力、壓力、力矩等：用于位移、加速度

3、、力、壓力、力矩等各種參數(shù)測量。各種參數(shù)測量。電阻應(yīng)變式傳感器特點(diǎn)：電阻應(yīng)變式傳感器特點(diǎn)：精度高，測量范圍廣；精度高，測量范圍廣；使用壽命長，性能穩(wěn)定可靠；使用壽命長，性能穩(wěn)定可靠；結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕；結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕；頻率響應(yīng)較好，既可用于靜態(tài)測量又可用于動(dòng)頻率響應(yīng)較好，既可用于靜態(tài)測量又可用于動(dòng)態(tài)測量；態(tài)測量；價(jià)格低廉，品種多樣，便于選擇和大量使用。價(jià)格低廉，品種多樣，便于選擇和大量使用。傳感器與測試技術(shù)第5章 電阻應(yīng)變式傳感器5.1 電阻應(yīng)變片的電阻應(yīng)變片的工作原理及特性工作原理及特性 1 1、工作原理工作原理 電阻應(yīng)變片的基本結(jié)構(gòu)：電阻應(yīng)變片的基本結(jié)構(gòu)：金屬材料金屬材料半

4、導(dǎo)體材料半導(dǎo)體材料傳感器與測試技術(shù)第5章 電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變片的工作原理電阻應(yīng)變片的工作原理電阻應(yīng)變效應(yīng)電阻應(yīng)變效應(yīng)是指是指金屬導(dǎo)體金屬導(dǎo)體在外力作用下發(fā)生機(jī)械在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值隨著所受機(jī)械變形變形時(shí)，其電阻值隨著所受機(jī)械變形( (伸長或縮短伸長或縮短) )的變化而發(fā)生變化的現(xiàn)象。的變化而發(fā)生變化的現(xiàn)象。 應(yīng)變片應(yīng)變片壓阻效應(yīng)：壓阻效應(yīng)：半導(dǎo)體半導(dǎo)體材料在受到外力作用時(shí)，其電材料在受到外力作用時(shí)，其電阻率阻率 發(fā)生變化的現(xiàn)象。發(fā)生變化的現(xiàn)象。傳感器與測試技術(shù)第5章 電阻應(yīng)變式傳感器 電阻絲的電阻電阻絲的電阻r r為為alr/daldaaldladr2代入代入alr/da

5、daldlrdr任一參數(shù)變化均會引起電阻變化任一參數(shù)變化均會引起電阻變化, ,求導(dǎo)數(shù)求導(dǎo)數(shù)傳感器與測試技術(shù)第5章 電阻應(yīng)變式傳感器 x x電阻絲軸向相對變形，或稱電阻絲軸向相對變形，或稱縱向應(yīng)變。縱向應(yīng)變。電電阻阻絲絲電電阻阻率率變變化化引引起起起起；電電阻阻絲絲幾幾何何尺尺寸寸變變化化引引 / dx)21 (電阻變化：電阻變化： y y電阻絲徑向相對變形，或稱電阻絲徑向相對變形，或稱橫向應(yīng)變。橫向應(yīng)變。xydrdrx)21(傳感器與測試技術(shù)第5章 電阻應(yīng)變式傳感器對金屬材料，電阻率幾乎不變：對金屬材料，電阻率幾乎不變：xrdr)21( 對半導(dǎo)體材料，壓阻效應(yīng)為主：對半導(dǎo)體材料，壓阻效應(yīng)為主：

6、xlledrdr電阻應(yīng)變效應(yīng)電阻應(yīng)變效應(yīng)壓阻效應(yīng)壓阻效應(yīng)彈性元件彈性元件電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片被測量被測量fr傳感器與測試技術(shù)第5章 電阻應(yīng)變式傳感器定義：電阻絲的靈敏度系數(shù)定義：電阻絲的靈敏度系數(shù)s0表示單位應(yīng)變所引表示單位應(yīng)變所引起的電阻相對變化。起的電阻相對變化。 xrdrs/0金屬材料金屬材料)(2210常常數(shù)數(shù)左左右右取取值值為為s半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體材料之之間間，易易受受溫溫度度影影響響取取值值100500esl電阻應(yīng)變片靈敏度系數(shù)電阻應(yīng)變片靈敏度系數(shù)s s稱為稱為“標(biāo)稱靈敏度系數(shù)標(biāo)稱靈敏度系數(shù)”，由實(shí)驗(yàn)測定。由實(shí)驗(yàn)測定。xsrdr/線性關(guān)系線性關(guān)系傳感器與測試技術(shù)第5章 電阻應(yīng)變式傳感

7、器電阻應(yīng)變片的橫向效應(yīng)電阻應(yīng)變片的橫向效應(yīng)敏感柵形狀敏感柵形狀 柵狀結(jié)構(gòu)敏感柵柵狀結(jié)構(gòu)敏感柵的電阻變化一的電阻變化一定小于定小于純直線敏感柵純直線敏感柵的電阻變化的電阻變化的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。分析：分析：應(yīng)變片的縱向應(yīng)與測量的形變方向一致；應(yīng)變片的縱向應(yīng)與測量的形變方向一致；圓弧部分產(chǎn)生了一個(gè)負(fù)的電阻變化圓弧部分產(chǎn)生了一個(gè)負(fù)的電阻變化降低了應(yīng)變片的降低了應(yīng)變片的靈敏度系數(shù)靈敏度系數(shù)。必須采取措施減小橫向效應(yīng)的影響（必須采取措施減小橫向效應(yīng)的影響（改進(jìn)結(jié)構(gòu)等改進(jìn)結(jié)構(gòu)等）。）。傳感器與測試技術(shù)第5章 電阻應(yīng)變式傳感器2 2、電阻、電阻應(yīng)變片的種類及材料應(yīng)變片的種類及材料 電阻應(yīng)變片的種類電阻應(yīng)變片的種

8、類常用有絲式、箔式、半導(dǎo)體式和薄膜式應(yīng)變片等常用有絲式、箔式、半導(dǎo)體式和薄膜式應(yīng)變片等。傳感器與測試技術(shù)第5章 電阻應(yīng)變式傳感器絲式應(yīng)變片：絲式應(yīng)變片：金屬電阻應(yīng)變片的典型結(jié)構(gòu)金屬電阻應(yīng)變片的典型結(jié)構(gòu)。將一根高。將一根高電阻率金屬絲（電阻率金屬絲（ 0.0250.025mmmm左右）繞成柵形，粘貼在絕緣左右）繞成柵形，粘貼在絕緣的基片和覆蓋層之間并引出導(dǎo)線構(gòu)成。的基片和覆蓋層之間并引出導(dǎo)線構(gòu)成。？柵狀結(jié)構(gòu)為了獲得大的為了獲得大的電阻變化量電阻變化量xsrdr/傳感器與測試技術(shù)第5章 電阻應(yīng)變式傳感器絲式應(yīng)變片制作簡單、性能穩(wěn)定、成本低、易粘貼。絲式應(yīng)變片制作簡單、性能穩(wěn)定、成本低、易粘貼。分為

9、絲繞式和短接式兩種。分為絲繞式和短接式兩種。 o絲繞式應(yīng)變片因圓弧部分參與變形，絲繞式應(yīng)變片因圓弧部分參與變形，橫向效應(yīng)橫向效應(yīng)較大；較大；o短接式應(yīng)變片敏感柵平行排列，兩端用直徑比柵線直短接式應(yīng)變片敏感柵平行排列，兩端用直徑比柵線直徑大徑大5 51010倍的鍍銀絲短接而成，其優(yōu)點(diǎn)是克服了橫向倍的鍍銀絲短接而成，其優(yōu)點(diǎn)是克服了橫向效應(yīng)。效應(yīng)。傳感器與測試技術(shù)第5章 電阻應(yīng)變式傳感器箔式應(yīng)變片：箔式應(yīng)變片：利用照相制版或光刻技術(shù)，將厚約為利用照相制版或光刻技術(shù)，將厚約為0.0030.0030.01mm0.01mm的金屬箔片制成敏感柵。的金屬箔片制成敏感柵。 傳感器與測試技術(shù)第5章 電阻應(yīng)變式傳感

10、器箔式應(yīng)變片優(yōu)點(diǎn)箔式應(yīng)變片優(yōu)點(diǎn): :可制成多種復(fù)雜形狀、尺寸準(zhǔn)確的敏感柵，其柵長可制成多種復(fù)雜形狀、尺寸準(zhǔn)確的敏感柵，其柵長最小可做到最小可做到0.2mm0.2mm，以適應(yīng)不同的測量要求；，以適應(yīng)不同的測量要求；橫向效應(yīng)小橫向效應(yīng)小；散熱條件好，允許電流大，提高了輸出靈敏度；散熱條件好，允許電流大，提高了輸出靈敏度；蠕變和機(jī)械滯后小，疲勞壽命長；蠕變和機(jī)械滯后小，疲勞壽命長；生產(chǎn)效率高，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。生產(chǎn)效率高，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。金屬箔的材料金屬箔的材料常用康銅和鎳鉻合金等。常用康銅和鎳鉻合金等。目前使用的應(yīng)變片大多是金屬箔式應(yīng)變片。目前使用的應(yīng)變片大多是金屬箔式應(yīng)變片。 傳感器與測試

11、技術(shù)第5章 電阻應(yīng)變式傳感器半導(dǎo)體應(yīng)變片：半導(dǎo)體應(yīng)變片：分為體型和擴(kuò)散型兩種。分為體型和擴(kuò)散型兩種。 體型：利用半導(dǎo)體材料的體體型：利用半導(dǎo)體材料的體電阻制成。電阻制成。擴(kuò)散型：在半導(dǎo)體材料的基擴(kuò)散型：在半導(dǎo)體材料的基片上利用集成電路工藝制成片上利用集成電路工藝制成擴(kuò)散型電阻。擴(kuò)散型電阻。 由于半導(dǎo)體由于半導(dǎo)體( (如單晶硅如單晶硅) )是是各向異性材料各向異性材料，因此，因此它的壓阻效應(yīng)不僅與摻雜濃度、溫度和材料類型有它的壓阻效應(yīng)不僅與摻雜濃度、溫度和材料類型有關(guān)，還與關(guān)，還與晶向有關(guān)晶向有關(guān)( (即對晶體的不同方向上施加力時(shí)，即對晶體的不同方向上施加力時(shí)，其電阻的變化方式不同其電阻的變化方

12、式不同) )。 傳感器與測試技術(shù)第5章 電阻應(yīng)變式傳感器優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)： 靈敏度高；靈敏度高； 機(jī)械滯后小、橫向效應(yīng)小、體積小、頻響高；機(jī)械滯后小、橫向效應(yīng)小、體積小、頻響高； 易于集成化易于集成化 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 溫度穩(wěn)定性能差；溫度穩(wěn)定性能差； 靈敏度分散度大；靈敏度分散度大； 較大應(yīng)力作用下，非線性誤差大；較大應(yīng)力作用下，非線性誤差大； 機(jī)械強(qiáng)度低機(jī)械強(qiáng)度低半導(dǎo)體應(yīng)變片的特性（與金屬應(yīng)變片相比較半導(dǎo)體應(yīng)變片的特性（與金屬應(yīng)變片相比較) )：傳感器與測試技術(shù)第5章 電阻應(yīng)變式傳感器薄膜應(yīng)變片：薄膜應(yīng)變片：采用采用真空沉積或高頻濺射真空沉積或高頻濺射等方法，在等方法，在絕緣基片上形成厚度在絕緣基片上

13、形成厚度在0.1mm0.1mm以下的金屬電阻材料薄膜以下的金屬電阻材料薄膜的敏感柵的敏感柵厚度大約為箔式應(yīng)變片的十分之一以下。厚度大約為箔式應(yīng)變片的十分之一以下。優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：應(yīng)變靈敏系數(shù)大，可靠性好，精度高，容易做：應(yīng)變靈敏系數(shù)大，可靠性好，精度高，容易做成高阻抗的小型應(yīng)變片，無遲滯和蠕變現(xiàn)象，具有良成高阻抗的小型應(yīng)變片，無遲滯和蠕變現(xiàn)象，具有良好的耐熱性和沖擊性能等。用化學(xué)氣相淀積法制備薄好的耐熱性和沖擊性能等。用化學(xué)氣相淀積法制備薄膜，以其成膜溫度低、可靠性好、系統(tǒng)簡單等膜，以其成膜溫度低、可靠性好、系統(tǒng)簡單等 。薄膜應(yīng)變片是今后的發(fā)展趨勢薄膜應(yīng)變片是今后的發(fā)展趨勢 傳感器與測試技術(shù)第5章

14、電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變片的材料（電阻應(yīng)變片的材料（p109表表5.1.1和表和表5.1.2）敏感柵：敏感柵：常用的常用的金屬材料金屬材料有康銅、鎳鉻合金、鐵鉻有康銅、鎳鉻合金、鐵鉻鋁合金、鐵鎳鉻合金及貴金屬等；鋁合金、鐵鎳鉻合金及貴金屬等；半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體材料有硅、有硅、鍺和銻化銦等。鍺和銻化銦等。 基底：保持敏感柵幾何形狀、電絕緣、防蝕、防損基底：保持敏感柵幾何形狀、電絕緣、防蝕、防損等作用；等作用；基底常從紙、基底常從紙、有機(jī)聚合物膠膜有機(jī)聚合物膠膜、玻璃纖維布中選、玻璃纖維布中選材材。厚度厚度0.05mm左右。左右。粘合劑：粘合劑：粘貼強(qiáng)度高，良好穩(wěn)定性和絕緣性能等粘貼強(qiáng)度高，良好穩(wěn)定

15、性和絕緣性能等 ；有機(jī)與無機(jī)（用于高溫）有機(jī)與無機(jī)（用于高溫）傳感器與測試技術(shù)第5章 電阻應(yīng)變式傳感器3 3、電阻、電阻應(yīng)變片的性能參數(shù)應(yīng)變片的性能參數(shù) 5 5）其它性能參數(shù)（允許電流、工作溫度、應(yīng)變極限、）其它性能參數(shù)（允許電流、工作溫度、應(yīng)變極限、滯后、蠕變、零漂以及疲勞壽命、橫向靈敏度等）。滯后、蠕變、零漂以及疲勞壽命、橫向靈敏度等）。 2 2）幾何參數(shù)：敏感柵基長）幾何參數(shù)：敏感柵基長l l和寬度和寬度b b，制造廠常用，制造廠常用 b bl l表示。表示。1 1）電阻值：應(yīng)變片原始阻值）電阻值：應(yīng)變片原始阻值標(biāo)準(zhǔn)化，標(biāo)準(zhǔn)化，120120常用常用 3 3）靈敏系數(shù)）靈敏系數(shù)s s：表示

16、應(yīng)變片變換性能的重要參數(shù)。：表示應(yīng)變片變換性能的重要參數(shù)。 4 4）絕緣電阻：應(yīng)變片與試件間的阻值，越大越好。一）絕緣電阻：應(yīng)變片與試件間的阻值，越大越好。一般大于般大于101010 10 。 傳感器與測試技術(shù)第5章 電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變片電阻應(yīng)變片傳感器與測試技術(shù)第5章 電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變片的選擇、粘貼技術(shù)電阻應(yīng)變片的選擇、粘貼技術(shù) 1 1）目測電阻應(yīng)變片有無折痕、斷絲）目測電阻應(yīng)變片有無折痕、斷絲等缺陷，有缺陷的應(yīng)變片不能粘貼。等缺陷，有缺陷的應(yīng)變片不能粘貼。2 2）用數(shù)字萬用表測量應(yīng)變片電阻值大小。同一電橋）用數(shù)字萬用表測量應(yīng)變片電阻值大小。同一電橋中各應(yīng)變片之間阻值相差不得大

17、于中各應(yīng)變片之間阻值相差不得大于0.50.5歐姆。歐姆。3 3）試件表面處理：貼片處用細(xì)紗紙打磨干凈，用）試件表面處理：貼片處用細(xì)紗紙打磨干凈，用 酒精棉球反復(fù)擦洗貼處，直到棉球無黑跡為止。酒精棉球反復(fù)擦洗貼處，直到棉球無黑跡為止。傳感器與測試技術(shù)第5章 電阻應(yīng)變式傳感器5 5）焊線：用電烙鐵將應(yīng)變片的引線焊接到導(dǎo)引線上。）焊線：用電烙鐵將應(yīng)變片的引線焊接到導(dǎo)引線上。6 6）用兆歐表檢查應(yīng)變片與試件之間的絕緣電阻，應(yīng)）用兆歐表檢查應(yīng)變片與試件之間的絕緣電阻，應(yīng) 大于大于1000m1000m歐。歐。7 7）應(yīng)變片保護(hù)：用）應(yīng)變片保護(hù)：用704704硅橡膠覆于應(yīng)變片上，防止硅橡膠覆于應(yīng)變片上，防止

18、 受潮。受潮。4 4）應(yīng)變片粘貼：在應(yīng)變片基底上擠一小滴）應(yīng)變片粘貼：在應(yīng)變片基底上擠一小滴502502膠水，膠水， 輕輕涂抹均勻，立即放在應(yīng)變貼片位置。輕輕涂抹均勻，立即放在應(yīng)變貼片位置。傳感器與測試技術(shù)第5章 電阻應(yīng)變式傳感器5.2 測量電路測量電路及溫度補(bǔ)償及溫度補(bǔ)償 電阻應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻的變化量，電阻應(yīng)變片將應(yīng)變轉(zhuǎn)換為電阻的變化量，測量電路測量電路將電阻的變化再轉(zhuǎn)換為電壓或電流信號將電阻的變化再轉(zhuǎn)換為電壓或電流信號，最終實(shí)現(xiàn)被，最終實(shí)現(xiàn)被測量的測量。測量的測量。 1 1、測量電橋、測量電橋應(yīng)變片應(yīng)變片電橋按其電源性質(zhì)的不同可電橋按其電源性質(zhì)的不同可以分為以分為直流電橋直流電橋和和

19、交流電橋交流電橋。直流電橋只能測量電阻，而直流電橋只能測量電阻，而交流電橋可用于測量電阻、交流電橋可用于測量電阻、電感和電容的變化。電感和電容的變化。 傳感器與測試技術(shù)第5章 電阻應(yīng)變式傳感器直流電橋的工作原理直流電橋的工作原理iadaburrrrrrrruuu)(432142310 4231rrrr 平衡條件：平衡條件：輸出輸出定義定義電橋的靈敏度電橋的靈敏度為：為： 工作時(shí)，各橋臂阻值變化工作時(shí)，各橋臂阻值變化，則輸出電壓則輸出電壓u0 0 0000/ rrusb實(shí)際使用中，為了簡化橋路設(shè)計(jì)，同時(shí)也為了得到電實(shí)際使用中，為了簡化橋路設(shè)計(jì)，同時(shí)也為了得到電橋的最大靈敏度，通常橋的最大靈敏度，

20、通常r1=r2=r3=r4=r0,即為即為等臂電橋等臂電橋. 傳感器與測試技術(shù)第5章 電阻應(yīng)變式傳感器直流電橋的聯(lián)接方式直流電橋的聯(lián)接方式: a) a) 半橋單臂半橋單臂 b) b) 半橋雙臂半橋雙臂 c) c) 全橋全橋 iourrrrrrrru)(43421111半橋單臂半橋單臂：111rrr傳感器與測試技術(shù)第5章 電阻應(yīng)變式傳感器通常通常 rriourru0041 iourrru00024輸出電壓為輸出電壓為iourru0021 iourru00222111,rrrrrr半橋雙臂半橋雙臂:全橋接法全橋接法: 444333222111,rrrrrrrrrrrr，)(4143210suurr

21、uii傳感器與測試技術(shù)第5章 電阻應(yīng)變式傳感器電橋的工作特性電橋的工作特性: 1 1）不同的接橋方式具有不同的電橋靈敏度，）不同的接橋方式具有不同的電橋靈敏度，盡量采盡量采用用半橋雙臂或全橋半橋雙臂或全橋方式。方式。iourru0041 iourru0021 iourru00在在 r r0 0rr0 0條件下，電橋的輸出與條件下，電橋的輸出與 r r0 0/r/r0 0成正比；成正比；全橋接法可以獲得最大的輸出，其靈敏度為半橋單全橋接法可以獲得最大的輸出，其靈敏度為半橋單臂接法的臂接法的4倍倍 。傳感器與測試技術(shù)第5章 電阻應(yīng)變式傳感器2 2）電橋的和差特性）電橋的和差特性)(4143210s

22、uurruii全橋接法：全橋接法：4 4橋臂均為工作應(yīng)變片橋臂均為工作應(yīng)變片相鄰橋臂：相鄰橋臂：應(yīng)變極性相同時(shí)，電橋輸出電壓與兩應(yīng)變極性相同時(shí)，電橋輸出電壓與兩應(yīng)變差有關(guān)；應(yīng)變極性相反時(shí)，電橋輸出電壓與應(yīng)變差有關(guān)；應(yīng)變極性相反時(shí)，電橋輸出電壓與兩應(yīng)變和有關(guān)。兩應(yīng)變和有關(guān)。相對橋臂：相對橋臂：輸出電壓與應(yīng)變的關(guān)系和相鄰橋臂正輸出電壓與應(yīng)變的關(guān)系和相鄰橋臂正好相反。好相反。傳感器與測試技術(shù)第5章 電阻應(yīng)變式傳感器電橋的和差特性的實(shí)際應(yīng)用：電橋的和差特性的實(shí)際應(yīng)用：提高靈敏度提高靈敏度半橋雙臂或全橋聯(lián)接半橋雙臂或全橋聯(lián)接 相對橋臂：同極性相對橋臂：同極性 相鄰橋臂：反極性相鄰橋臂：反極性實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償

23、實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償全橋自動(dòng)補(bǔ)償全橋自動(dòng)補(bǔ)償半橋雙臂：半橋雙臂：鄰臂鄰臂( (同一溫度場同一溫度場) )消除非測量載荷的干擾影響消除非測量載荷的干擾影響 傳感器與測試技術(shù)第5章 電阻應(yīng)變式傳感器; 0; 0;43332111mpmppppmm2;3131總又 測量用應(yīng)變片測量用應(yīng)變片補(bǔ)償用應(yīng)變片補(bǔ)償用應(yīng)變片piisusuu21410總總測量測量p消除消除m的影響的影響 傳感器與測試技術(shù)第5章 電阻應(yīng)變式傳感器2 2、溫度誤差及補(bǔ)償、溫度誤差及補(bǔ)償溫度誤差溫度誤差附加應(yīng)變附加應(yīng)變 3)3)其他：基底材料、粘合劑等受溫度影響其他：基底材料、粘合劑等受溫度影響trrtrsr)(211)電阻溫度效應(yīng)電阻溫度效

24、應(yīng)2)2)敏感柵與被測試件材料線膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的電敏感柵與被測試件材料線膨脹系數(shù)不同而產(chǎn)生的電阻變化阻變化傳感器與測試技術(shù)第5章 電阻應(yīng)變式傳感器溫度補(bǔ)償方法：溫度補(bǔ)償方法： 1 1）自補(bǔ)償法）自補(bǔ)償法 選擇自補(bǔ)償法選擇自補(bǔ)償法敏感柵材料與試件材料敏感柵材料與試件材料 組合式自補(bǔ)償組合式自補(bǔ)償傳感器與測試技術(shù)第5章 電阻應(yīng)變式傳感器 2) 2)橋路補(bǔ)償法橋路補(bǔ)償法電橋的和差特性電橋的和差特性 全橋自動(dòng)補(bǔ)償；半橋鄰臂全橋自動(dòng)補(bǔ)償；半橋鄰臂3)3)熱敏電阻補(bǔ)償法熱敏電阻補(bǔ)償法熱敏電阻適當(dāng)分壓熱敏電阻適當(dāng)分壓傳感器與測試技術(shù)第5章 電阻應(yīng)變式傳感器3 3、應(yīng)變片的布置和接橋方式、應(yīng)變片的布置和接

25、橋方式 利用適當(dāng)?shù)睦眠m當(dāng)?shù)牟计徒M橋方式布片和組橋方式消除溫度變化和復(fù)合載消除溫度變化和復(fù)合載荷作用的影響，獲得最大的輸出靈敏度。荷作用的影響，獲得最大的輸出靈敏度。1 1）應(yīng)變片應(yīng)布置在彈性元件產(chǎn)生）應(yīng)變片應(yīng)布置在彈性元件產(chǎn)生應(yīng)變最大應(yīng)變最大的位置，并的位置，并沿主應(yīng)力方向貼片；貼片處的應(yīng)變盡量與外載荷沿主應(yīng)力方向貼片；貼片處的應(yīng)變盡量與外載荷呈線呈線性關(guān)系性關(guān)系（避開非線性區(qū)），同時(shí)應(yīng)注意使該處不受非（避開非線性區(qū)），同時(shí)應(yīng)注意使該處不受非待測載荷的干擾影響。待測載荷的干擾影響。2 2）根據(jù)）根據(jù)電橋的和差特性電橋的和差特性，選擇適當(dāng)?shù)慕訕蚍绞剑梢?，選擇適當(dāng)?shù)慕訕蚍绞?，可以使輸出的靈敏

26、度最大，同時(shí)又能排除非待測載荷的影使輸出的靈敏度最大，同時(shí)又能排除非待測載荷的影響并進(jìn)行溫度補(bǔ)償。響并進(jìn)行溫度補(bǔ)償。 傳感器與測試技術(shù)第5章 電阻應(yīng)變式傳感器重點(diǎn)理解：重點(diǎn)理解：在拉、壓、彎、扭等各種載荷復(fù)合作用下在拉、壓、彎、扭等各種載荷復(fù)合作用下如何布片和組橋，如何測量由其中單一載荷所產(chǎn)生的如何布片和組橋，如何測量由其中單一載荷所產(chǎn)生的應(yīng)變？應(yīng)變？柱式元件柱式元件盡可能消除盡可能消除偏偏心和彎矩心和彎矩的影響。的影響。舉例說明如下舉例說明如下：橋臂串聯(lián)或并聯(lián)電阻應(yīng)變片能否提高靈敏度？橋臂串聯(lián)或并聯(lián)電阻應(yīng)變片能否提高靈敏度？問題？問題？傳感器與測試技術(shù)第5章 電阻應(yīng)變式傳感器梁式元件梁式元件

27、固定端根部固定端根部傳感器與測試技術(shù)第5章 電阻應(yīng)變式傳感器扭矩測量扭矩測量傳感器與測試技術(shù)第5章 電阻應(yīng)變式傳感器5.3 電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用 將應(yīng)變片粘貼于被測試件上，直接用來測定試件的將應(yīng)變片粘貼于被測試件上，直接用來測定試件的應(yīng)力或應(yīng)變。應(yīng)力或應(yīng)變。a)a)齒輪輪齒彎矩齒輪輪齒彎矩b)b)飛機(jī)機(jī)身應(yīng)力飛機(jī)機(jī)身應(yīng)力c)c)立柱應(yīng)力立柱應(yīng)力d)d)橋梁應(yīng)力橋梁應(yīng)力傳感器與測試技術(shù)第5章 電阻應(yīng)變式傳感器將應(yīng)變片貼于彈性元件上，與彈性元件一起構(gòu)成應(yīng)變將應(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，常用來測量力、位移、壓力、加速度等參數(shù)式傳感器，常用來測量力、位移、壓力、加速度等參數(shù)傳感器與測試技術(shù)第5章 電阻應(yīng)變式傳感器