電阻應(yīng)變式傳感器的原理與應(yīng)用

1、- -專科畢業(yè)論文設(shè)計(jì)題目：電阻應(yīng)變式傳感器的原理與應(yīng)用系 院：電子工程系學(xué)生XX：王宇鵬學(xué) 號(hào)：0861520226專 業(yè)：應(yīng)用電子年 級(jí)：3年級(jí)完成日期：11月29日 指導(dǎo)教師：樊翠玲電阻應(yīng)變式傳感器設(shè)計(jì)原理與應(yīng)用電阻應(yīng)變式傳感器概述 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(cè)量要求設(shè)計(jì)成多種構(gòu)造形式。彈性敏感元件受到所測(cè)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(cè)量力、壓力、扭矩、位移、加速度和溫度等多種物理量。常用的電阻應(yīng)變式傳感器有應(yīng)變式測(cè)力傳感器、應(yīng)變式壓

2、力傳感器、應(yīng)變式扭矩傳感器見轉(zhuǎn)矩傳感器、應(yīng)變式位移傳感器見位移傳感器、應(yīng)變式加速度傳感器見加速度計(jì)和測(cè)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，測(cè)量范圍廣,壽命長(zhǎng),構(gòu)造簡(jiǎn)單，頻響特性好，能在惡劣條件下工作，易于實(shí)現(xiàn)小型化、整體化和品種多樣化等。它的缺點(diǎn)是對(duì)于大應(yīng)變有較大的非線性、輸出信號(hào)較弱，但可采取一定的補(bǔ)償措施。因此它廣泛應(yīng)用于自動(dòng)測(cè)試和控制技術(shù)中。電阻應(yīng)變式傳感器傳感器中的電阻應(yīng)變片具有金屬的應(yīng)變效應(yīng)，即在外力作用下產(chǎn)生機(jī)械形變，從而使電阻值隨之發(fā)生相應(yīng)的變化。電阻應(yīng)變片主要有金屬和半導(dǎo)體兩類，金屬應(yīng)變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分。半導(dǎo)體應(yīng)變片具有靈敏度高通常是絲式、箔式的幾十倍、橫

3、向效應(yīng)小等優(yōu)點(diǎn)。關(guān)鍵詞：應(yīng)變片； 電阻； 組橋方式； 誤差補(bǔ)償 目錄電阻應(yīng)變式稱重傳感器原理 一、電阻應(yīng)變片 二、彈性體 三、檢測(cè)電路 稱重傳感器的選擇 應(yīng)變片的粘貼技術(shù) 電阻應(yīng)變片選用方法與原那么 應(yīng)變片的組橋方式溫度補(bǔ)償電阻應(yīng)變式稱重傳感器原理電阻應(yīng)變式稱重傳感器是基于這樣一個(gè)原理：彈性體彈性元件，敏感梁在外力作用下產(chǎn)生彈性變形，使粘貼在他外表的電阻應(yīng)變片轉(zhuǎn)換元件也隨同產(chǎn)生變形，電阻應(yīng)變片2變形后，它的阻值將發(fā)生變化增大或減小，再經(jīng)相應(yīng)的測(cè)量電路把這一電阻變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)電壓或電流，從而完成了將外力變換為電信號(hào)的過程。 由此可見，電阻應(yīng)變片、彈性體和檢測(cè)電路是電阻應(yīng)變式稱重傳感器中不可缺少

4、的幾個(gè)主要局部。下面就這三方面簡(jiǎn)要論述。電阻應(yīng)變片是把一根電阻絲機(jī)械的分布在一塊有機(jī)材料制成的基底上，即成為一片應(yīng)變片。他的一個(gè)重要參數(shù)是靈敏系數(shù)K。我們來介紹一下它的意義。設(shè)有一個(gè)金屬電阻絲，其長(zhǎng)度為L(zhǎng)，橫截面是半徑為r的圓形，其面積記作S，其電阻率記作，這種材料的泊松系數(shù)是。當(dāng)這根電阻絲未受外力作用時(shí)，它的電阻值為R：R = L/S 21當(dāng)他的兩端受F力作用時(shí)，將會(huì)伸長(zhǎng)，也就是說產(chǎn)生變形。設(shè)其伸長(zhǎng)L，其橫截面積那么縮小，即它的截面圓半徑減少r。此外，還可用實(shí)驗(yàn)證明，此金屬電阻絲在變形后，電阻率也會(huì)有所改變，記作。對(duì)式2-1求全微分，即求出電阻絲伸長(zhǎng)后，他的電阻值改變了多少。我們有：R =

5、L/S + L/S SL/S2 22用式2-1去除式2-2得到R/R = / + L/L S/S 23另外，我們知道導(dǎo)線的橫截面積S = r2，那么 s = 2r*r，所以S/S = 2r/r 24從材料力學(xué)我們知道r/r = -L/L 25其中，負(fù)號(hào)表示伸長(zhǎng)時(shí)，半徑方向是縮小的。是表示材料橫向效應(yīng)泊松系數(shù)。把式2425代入2-3，有R/R = / + L/L + 2L/L=1 + 2/L/L*L/L= K *L/L 2-6其中K = 1 + 2 +/L/L -式2-6說明了電阻應(yīng)變片的電阻變化率電阻相對(duì)變化和電阻絲伸長(zhǎng)率長(zhǎng)度相對(duì)變化之間的關(guān)系。需要說明的是：靈敏度系數(shù)K值的大小是由制作金屬電

6、阻絲材料的性質(zhì)決定的一個(gè)常數(shù)，它和應(yīng)變片的形狀、尺寸大小無關(guān)，不同的材料的K值一般在1.73.6之間；其次K值是一個(gè)無因次量，即它沒有量綱。在材料力學(xué)中L/L稱作為應(yīng)變，記作，用它來表示彈性往往顯得太大，很不方便常常把它的百萬分之一作為單位，記作。這樣，式-常寫作：R/R = K (28)二、彈性體彈性體是一個(gè)有特殊形狀的構(gòu)造件。它的功能有兩個(gè)，首先是它承受稱重傳感器所受的外力，對(duì)外力產(chǎn)生反作用力，到達(dá)相對(duì)靜平衡；其次，它要產(chǎn)生一個(gè)高品質(zhì)的應(yīng)變場(chǎng)區(qū)，使粘貼在此區(qū)的電阻應(yīng)變片比較理想的完成應(yīng)變棗電信號(hào)的轉(zhuǎn)換任務(wù)。以托利多公司的SB系列稱重傳感器的彈性體為例，來介紹一下其中的應(yīng)力分布。設(shè)有一帶有肓

7、孔的長(zhǎng)方體懸臂梁。肓孔底部中心是承受純剪應(yīng)力，但其上、下局部將會(huì)出現(xiàn)拉伸和壓縮應(yīng)力。主應(yīng)力方向一為拉神，一為壓縮，假設(shè)把應(yīng)變片貼在這里，那么應(yīng)變片上半部將受拉伸而阻值增加，而應(yīng)變片的下半部將受壓縮，阻值減少。下面列出肓孔底部中心點(diǎn)的應(yīng)變表達(dá)式，而不再推導(dǎo)。 = 3Q1+/2Eb*BH2-h2+bh2/ BH3-h3+bh3 2-9其中：Q-截面上的剪力；E-揚(yáng)氏模量：泊松系數(shù)；B、b、H、h為梁的幾何尺寸。需要說明的是，上面分析的應(yīng)力狀態(tài)均是“局部情況，而應(yīng)變片實(shí)際感受的是“平均狀態(tài)。三、檢測(cè)電路檢測(cè)電路的功能是把電阻應(yīng)變片的電阻變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷狠敵?。因?yàn)榛菟沟请姌蚓哂泻芏鄡?yōu)點(diǎn)，如可以抑制溫度變

8、化的影響，可以抑制側(cè)向力干擾，可以比較方便的解決稱重傳感器的補(bǔ)償問題等，所以惠斯登電橋在稱重傳感器中得到了廣泛的應(yīng)用。因?yàn)槿珮蚴降缺垭姌虻撵`敏度最高，各臂參數(shù)一致，各種干擾的影響容易相互抵銷，所以稱重傳感器均采用全橋式等臂電橋。稱重傳感器的選擇：TR系列TR 系列GEFRAN稱重傳感器用于測(cè)量在機(jī)械引導(dǎo)滾筒上的上經(jīng)常用來纏繞用的X力塑料膜或膠帶的X力。它可以安裝在機(jī)械底盤上的固定和傳送軸上，它對(duì)末端軸所起到的作用是一個(gè)壓力敏感元件和負(fù)載的功能。它可以用于固定和旋轉(zhuǎn)兩種軸上。TR 系列傳感器可與固定的，4 M6 螺紋或中心螺紋是與M10或M12 的適配法蘭一起供貨。主要特征：􀁺

9、 測(cè)量范圍為從 100N 到 2KN􀁺 精度等級(jí)：0.5%􀁺 抗腐蝕􀁺 內(nèi)部形成的校準(zhǔn)信號(hào)􀁺 最小靈敏度軸線方向是從固定孔開場(chǎng)的35 度。􀁺 保護(hù)等級(jí)：IP65DIN40050􀁺 形成過載保護(hù)TC系列TC 系列負(fù)載單元是X力測(cè)量傳感器，它常用于靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量，壓縮形式，具有較好的精度。它的機(jī)械局部是由一整塊的金屬局部組成，所以這個(gè)根本的測(cè)量元件和它的外殼局部沒有焊接過程，從而使尺寸更小，并且加強(qiáng)了保護(hù)等級(jí)，這種點(diǎn)部測(cè)量的構(gòu)造，具有8 個(gè)X力測(cè)量，減少因負(fù)載的不完善的應(yīng)用帶來的誤差。并

10、聯(lián)的稱重元件的典型應(yīng)用是：貯藏箱、加料斗、大的稱重平臺(tái)。不銹鋼構(gòu)造適合于石油化學(xué)和化學(xué)工業(yè)中攻擊性環(huán)境的應(yīng)用。主要特征：􀁺 測(cè)量范圍為從 100 到 20.000Kg􀁺 精度等級(jí)：0.2%􀁺 全部不銹鋼構(gòu)造􀁺 抗腐蝕􀁺 內(nèi)部形成的校準(zhǔn)信號(hào)􀁺 保護(hù)等級(jí)：IP67DIN40050TU系列TU 系列負(fù)載單元是X力測(cè)量傳感器，它常用于靜態(tài)測(cè)量和動(dòng)態(tài)測(cè)量，壓縮形式，具有較好的精度。所有變送器的每個(gè)負(fù)載單元質(zhì)塊Kg經(jīng)過校準(zhǔn)。TU 系列準(zhǔn)負(fù)載從50Kg 到1 噸的均可供貨。這種型號(hào)具有IP67 的保護(hù)

11、等級(jí)，所以它可以用來使用到一些具有危險(xiǎn)的化學(xué)工業(yè)中，它的機(jī)械局部是由一整塊的金屬局部組成，所以沒有焊接過程。這意味著它可以高度防止機(jī)械沖擊和振動(dòng)。這種致密的尺寸意味著這些單元可以使它放置在難于進(jìn)入和空間較小的位置。主要特征：􀁺 測(cè)量范圍為從 50 到 1000Kg􀁺 精度等級(jí)：0.2%􀁺 全部不銹鋼構(gòu)造􀁺 抗腐蝕􀁺 保護(hù)等級(jí)：IP67DIN40050􀁺應(yīng)變片的粘貼技術(shù)在電測(cè)技術(shù)中，應(yīng)變片粘貼質(zhì)量的優(yōu)劣對(duì)測(cè)量的可靠性影響很大，是一個(gè)非常關(guān)鍵性的環(huán)節(jié)，必須予以注意為提高電測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，我們

12、應(yīng)在應(yīng)變片的粘貼過程中做到認(rèn)真操作，一絲不茍應(yīng)變片的種類很多，有金箔式、絲式、薄膜式、半導(dǎo)體式鑒于目前在電測(cè)實(shí)驗(yàn)中較為常用的電阻應(yīng)片是金箔式應(yīng)變片(以下簡(jiǎn)稱箔式應(yīng)變片)，下面我們就以箔式電阻應(yīng)變片為例，談一談電測(cè)應(yīng)力實(shí)驗(yàn)中應(yīng)變片的粘貼技巧箔式應(yīng)變片是用厚變?yōu)?0o3001mm 的康銅或鎳鉻箔片借光刻和腐蝕工藝制作成柵狀，它由電阻絲、基片和引出線三大局部組成(如圖1)這種應(yīng)變片由于其具有線條均勻、靈敏度分散性小，測(cè)試范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，故而得到廣泛應(yīng)用在做電測(cè)實(shí)驗(yàn)之前，我們面臨的第一個(gè)問題是如何選擇正確的應(yīng)變片由于箔式應(yīng)變片的主要參數(shù)指標(biāo)有：應(yīng)變片的幾何尺寸(包括敏感柵基長(zhǎng)、應(yīng)變片基底長(zhǎng)、敏感 柵基寬

13、、應(yīng)變片基底寬)、名義阻值、靈敏度系數(shù)、允許電流、線性度、滯后、零漂、極限應(yīng)變等，能否正確選擇適當(dāng)正確的應(yīng)變片將直接影響到電測(cè)法的測(cè)試結(jié) 果為合理選用應(yīng)變片，我們應(yīng)對(duì)其性能作一些了解一般而言，大尺寸的應(yīng)變片，能感受較多的平均應(yīng)變量，有利于測(cè)量精度的提高；小尺寸的應(yīng)變片，雖然感受 平均應(yīng)變量較少，但能較好地反映出“點(diǎn)的應(yīng)力，所以對(duì)于應(yīng)變片尺寸的選擇，應(yīng)根據(jù)構(gòu)件受力后的應(yīng)力分布情況和構(gòu)件自身相關(guān)尺寸來決定在選好應(yīng)變片準(zhǔn)備粘貼之前，我們應(yīng)對(duì)應(yīng)變片作嚴(yán)格仔細(xì)地檢查，檢查的內(nèi)容包括：(1)應(yīng)變片的外形檢查，即檢查應(yīng)變片是否存在斷路、短路現(xiàn)象、片中各部位是否有損傷、折斷發(fā)生、片內(nèi)是否夾有氣泡或霉變現(xiàn)象等等

14、(2)應(yīng)變片電阻值的檢測(cè)為保證使用的應(yīng)變片的電阻誤差不超過允許范圍(這個(gè)范圍通常在±05Q)，可事先用精度較高的歐姆表或采用直流電橋?qū)ζ溥M(jìn)展檢測(cè)，以免因同組使用的應(yīng)變片的阻值誤差太大而造成測(cè)量結(jié)果欠準(zhǔn)(3) 檢查應(yīng)變片上是否標(biāo)有中心線假設(shè)無，那么應(yīng)在其基蓋上補(bǔ)畫出縱、橫線條，這樣可方便粘貼應(yīng)變片與此同時(shí)，被測(cè)試件的外表上應(yīng)劃出定位線。以確保應(yīng)變片的粘 貼到位假設(shè)被測(cè)試件的外表質(zhì)量不高，將會(huì)影響應(yīng)變片的粘貼，為此，我們應(yīng)用刮刀或銼刀去除被測(cè)點(diǎn)處的氧化皮及污垢，然后用細(xì)砂皮紙?jiān)谠嚰迟N部位(一般應(yīng) 大于應(yīng)變片面積35倍左右的外表)進(jìn)展打磨，沿貼片方向打出45。穿插紋，以保證外表的足夠光滑

15、，最后用劃針在被測(cè)點(diǎn)處進(jìn)展畫線，從而保證應(yīng)變片能結(jié)實(shí) 順利地粘貼粘貼應(yīng)變片前，還需用脫脂棉球蘸上清潔溶劑，如丙酮、無水酒精、四氯化碳等溶劑擦洗被測(cè)點(diǎn)處的油污，直至棉球上無明顯油漬為止，且注 意此時(shí)勿用手觸摸清洗后的外表然后在應(yīng)變片的粘貼面處涂上薄薄一層膠水，如KH501、KH502膠，一般宜薄不宜厚將應(yīng)變片的方位線對(duì)準(zhǔn)事先在試件 上的劃線，此時(shí)應(yīng)密切注意應(yīng)變片的方位線與試件的劃線是否重合，這時(shí)可在應(yīng)變片上蓋上一層透明紙(或臘紙)，一一只手捏住應(yīng)變片的引出線，另一只手的手指 反復(fù)輕輕滾壓透明紙外表，以便將里面多余的膠水和氣泡擠出滾壓應(yīng)變片時(shí)切記不能垂直用力，不能產(chǎn)生滑動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，待膠水和氣泡被完全

16、擠出后，還應(yīng)保持手指 不動(dòng)約一分鐘左右當(dāng)然也可以在試件外表蓋上一層玻璃紙，然后墊上一塊硅皮，用夾具或平整的壓塊輕壓應(yīng)變片的粘貼處，這些做法的目的均是為了保證應(yīng)變片在 粘貼過程中不發(fā)生錯(cuò)移，保證其方位線與被測(cè)試件測(cè)試點(diǎn)處的定位線完全重合粘貼后的應(yīng)變片可讓其在室溫中自然枯燥15至24h為節(jié)省時(shí)間，也可在自然枯燥數(shù)小時(shí)后，用紅外線燈進(jìn)展烘烤，但溫度應(yīng)控制在不超過40。80。范圍假設(shè)一開場(chǎng)就烘烤，那么應(yīng)變片敏感柵材料的電阻系數(shù)將會(huì)隨溫度的驟然變化而改變，這對(duì)于后面的測(cè)試工作不利上述工作完成后，還應(yīng)對(duì)應(yīng)變片的粘貼質(zhì)量進(jìn)展檢查，例如可通過放大鏡觀察應(yīng)變片粘貼位置和方位角是否準(zhǔn)確，粘貼外表有無氣泡，應(yīng)變片是

17、否粘貼結(jié)實(shí)；用萬用表 測(cè)量應(yīng)變片有無斷路、短路現(xiàn)象假設(shè)無異常，那么再用低壓變阻表測(cè)量應(yīng)變片的引出線和金屬試件之間的絕緣電阻是否符合要求。這一阻值通常應(yīng)到達(dá)100M歐以上 才可作用接下來，我們?cè)趹?yīng)變片的引出線附近粘貼一片接線端子，同時(shí)在引出線下面粘貼一層絕緣膠布。此舉意在保證引出線焊點(diǎn)處的絕緣此后將測(cè)量 導(dǎo)線的一端靠近應(yīng)變片的引出線，在測(cè)量導(dǎo)線焊接端去皮約3mm 并涂上焊錫后，用電烙鐵將應(yīng)變片引出線與測(cè)量導(dǎo)線進(jìn)展錫焊接時(shí)要快且準(zhǔn)，以免產(chǎn)生氧化物而影響焊點(diǎn)質(zhì)量應(yīng)變片接好導(dǎo)線后應(yīng)立即在應(yīng)變片的焊接 端子處涂上一層防護(hù)層，以對(duì)其進(jìn)展防濕、防潮、防老化處理，從而延長(zhǎng)其使用壽命短期防護(hù)可采用凡士林作防護(hù)劑

18、，長(zhǎng)期防護(hù)可采用密封性好的防護(hù)劑。如環(huán)氧 樹脂、氯丁橡膠、硅橡膠密封劑等目前，最方便的是用南大化工廠生產(chǎn)的“703和“705膠電阻應(yīng)變片選用方法與原那么(一)應(yīng)變片構(gòu)造形式的選擇根據(jù)應(yīng)變測(cè)量的目的、被測(cè)試件的材料和其應(yīng)力狀態(tài)以及測(cè)量精度，選擇應(yīng)變片的形式，對(duì)于測(cè)試點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)是一維應(yīng)力的構(gòu)造可以選用單軸應(yīng)變片，已經(jīng)知道主應(yīng)力方向的二維應(yīng)力構(gòu)造，可以使用直角應(yīng)變花，并使其中一條應(yīng)變柵與主應(yīng)力方向一致，如主應(yīng)力方向未知就必須使用三柵或四柵的應(yīng)變花。對(duì)于傳感器設(shè)計(jì)來說應(yīng)變片的形式主要決定于彈性體的構(gòu)造，如柱式、板環(huán)、雙孔平行梁等彈性體，他們采樣正應(yīng)力或彎曲應(yīng)力，所以應(yīng)變片均采用單軸應(yīng)變片，如金鐘公司生

19、產(chǎn)的BA3502AA系列。另外象剪切橋式、輪輻式、剪切懸臂式、三梁剪切式彈性體一般使用雙軸45。應(yīng)變片，如金鐘公司生產(chǎn)的BA3502HA系列。平膜片壓力傳感器多采用全橋圓形應(yīng)變片，根據(jù)絲柵局部的外徑分規(guī)格，目前金鐘公司生產(chǎn)的主要有7、8、10三個(gè)規(guī)格的BA350一()KA系列應(yīng)變片。(二)應(yīng)變片尺寸的選擇選擇應(yīng)變片尺寸時(shí)應(yīng)考慮應(yīng)力分布、動(dòng)靜態(tài)測(cè)量、彈性體應(yīng)變區(qū)大小等因素。假設(shè)材質(zhì)均勻、應(yīng)力梯度大，應(yīng)選用柵長(zhǎng)小的應(yīng)變片，假設(shè)材質(zhì)不均勻而強(qiáng)度不等的材料(如混凝土)或應(yīng)力分布變化比較緩慢的構(gòu)件，應(yīng)選用柵長(zhǎng)大的應(yīng)變片。對(duì)于沖擊載荷或高頻動(dòng)荷作用下的應(yīng)變測(cè)量還要考慮應(yīng)變片的響應(yīng)頻率。一般來說，應(yīng)變片絲柵

20、越小，測(cè)量精度越高，越能正確反映出被測(cè)量點(diǎn)的真實(shí)應(yīng)變，因此，在加工精度可以保證的情況下，綜合考慮各種因素影響，應(yīng)變片的柵長(zhǎng)小一些比大一些好。(三)電阻值的選擇國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中電阻應(yīng)變片的阻值規(guī)定為60、120、200、350、500、1000Q，目前傳感器生產(chǎn)中大多項(xiàng)選擇用350Q的應(yīng)變片，但是由于大阻值應(yīng)變片具有通過電流小、自熱引起的溫升低、持續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)、動(dòng)態(tài)測(cè)量信噪比高等優(yōu)點(diǎn)，大阻值應(yīng)變片應(yīng)用越來越廣。目前金鐘公司已經(jīng)掌握了制作2500Q大阻值應(yīng)變片的技術(shù)，該BA25004AA系列應(yīng)變片已經(jīng)應(yīng)用在超市購(gòu)物車傳感器上，取得很好的效果。并且大阻值應(yīng)變片在測(cè)力應(yīng)用范圍特別是材料試驗(yàn)機(jī)用的負(fù)荷傳感器，

21、由于傳感器的零漂特性，對(duì)測(cè)量精度影響極大，而高阻值(如1000Q)應(yīng)變片，不僅可以減小應(yīng)變焦耳熱引起的零漂，提高傳感器的長(zhǎng)期穩(wěn)定性，而且在要求高分辨率的電子天平中應(yīng)用也是非常有利的。因此，在不考慮價(jià)格因素的前提下，使用大阻值應(yīng)變片對(duì)提高傳感器精度是有益的。(四)使用溫度的選擇使用環(huán)境溫度對(duì)應(yīng)變片的影響很大，應(yīng)根據(jù)使用溫度選用不同絲柵材料的應(yīng)變片國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的常溫應(yīng)變片使用溫度為一3060。一般康銅合金的最高使用溫度為300，卡瑪合金為450鐵鎳鋁合金可以到達(dá)7001000cC。常溫應(yīng)變片一般采用康銅制造，在應(yīng)變片型號(hào)中省略使用溫度。如果需要高溫應(yīng)變片應(yīng)在訂貨時(shí)說明使用溫度，以便廠家提供適宜的

22、應(yīng)變片。由于基底材料和粘接膠的限制，目前中溫箔式電阻應(yīng)變片一般都使用卡瑪合金制作200250c|c左右的中溫應(yīng)變片，金鐘公司生產(chǎn)的BA3502HA(250)系列中溫應(yīng)變片，根本上可以滿足鋼鐵行業(yè)的高溫測(cè)量要求，并且質(zhì)量穩(wěn)定精度較高。(五)蠕變的選擇傳感器一般由彈性體、應(yīng)變片、粘接劑、保護(hù)層等局部組成，彈性體金屬材料本身存在的彈性后效、以及熱處理工藝等原因可以造成傳感器的正蠕變現(xiàn)象，而粘接劑、基底材質(zhì)可以造成負(fù)蠕變影響，因此傳感器的蠕變指標(biāo)是由各種因素綜合作用最終形成的。在上述因素中對(duì)于某一傳感器生產(chǎn)廠家，許多的因素都是相對(duì)固定的。一般不會(huì)有很大改變，因此應(yīng)變片生產(chǎn)廠家都通過應(yīng)變片的圖形設(shè)計(jì)、工

23、藝控制來制造出蠕變不同的系列應(yīng)變片供用戶選用。每一個(gè)傳感器生產(chǎn)廠由于原材料、粘接劑、貼片、固化工藝的不同，在應(yīng)變片選型時(shí)，必須進(jìn)展蠕變匹配試驗(yàn)。一般規(guī)律是同一種構(gòu)造形式的傳感器量程越小，傳感器的蠕變?cè)秸龖?yīng)該選用蠕變補(bǔ)償序號(hào)更負(fù)的應(yīng)變片來與之匹配。 應(yīng)變片的組橋方式電橋工作原理 應(yīng)變儀測(cè)量電路的作用，就是把電阻片的電阻變化率R/ R轉(zhuǎn)換成電壓輸出，然后提供給放大電路放大后進(jìn)展測(cè)量。測(cè)量電路有多種，最常用的是橋式測(cè)量電路。R1、R2、R3、R4四個(gè)電阻依次接在A、B、C、D 或1、2、3、4之間，構(gòu)成電橋的四橋臂。電橋的對(duì)角AC接電源，電源電壓為E；對(duì)角BD 為電橋的輸出端，其輸出電壓用UDB表示

24、?？梢宰C明UDB與橋臂電阻有如下關(guān)系：UDB = E 假設(shè)4個(gè)橋臂電阻由貼在構(gòu)件上的4枚電阻片組成，而且初始電阻R1 = R2 = R3 = R4，當(dāng)輸出電壓UDB = 0時(shí)，電橋處于平衡狀態(tài)。構(gòu)件變形時(shí)，各電阻的變化量分別為R1、R2、R3、R4。輸出電壓的相應(yīng)變化為：UDB+UDB = E( )在小應(yīng)變 >>1的條件下，可以證明橋路輸出電壓為：UDB =+如果R僅由機(jī)械變形引起、與溫度影響無關(guān)，而且4枚電阻片的靈敏系數(shù)Ks相等時(shí)，根據(jù) ，可以寫成：UDB = Ks1234如果供橋電壓E不變，那么構(gòu)件變形引起的電壓輸出UDB 與4個(gè)橋臂的應(yīng)變值1、2、3、4成線性關(guān)系。式中各是代

25、數(shù)值，其符號(hào)由變形方向決定。一般拉應(yīng)變?yōu)?quot;正"、壓應(yīng)變?yōu)?quot;負(fù)"。根據(jù)這一特性：相鄰兩橋臂的1、3或 2、4符號(hào)一致時(shí)，兩應(yīng)變相抵消；如符號(hào)相反，那么兩應(yīng)變的絕對(duì)值相加。相對(duì)兩橋臂的 1 、2或 3、4符號(hào)一致時(shí)，兩應(yīng)變的絕對(duì)值相加；如符號(hào)相反，那么兩應(yīng)變相抵消。實(shí)驗(yàn)如果能很好地利用電橋的這一特性，合理布片、靈活組橋，將直接影響電橋輸出電壓的大小，從而有效地提高測(cè)量靈敏度、并減少測(cè)量誤差。這種作用稱做橋路的加減特性。電阻應(yīng)變儀是測(cè)量應(yīng)變的專用儀器，橋路輸出電壓UDB的大小，是按應(yīng)變直接標(biāo)定來顯示的。因此與UDB對(duì)應(yīng)的應(yīng)變值儀儀可由應(yīng)變儀直接讀出來。2.2.

26、2 組橋方式一般貼在構(gòu)件上參與機(jī)械變形的電阻片稱做工作片，在不考慮溫度影響的前提下，應(yīng)變片接入各橋臂的組橋方式不同、與工作片相應(yīng)的輸出電壓也不同。幾種典型的組橋方式如下：?jiǎn)伪蹨y(cè)量只有一枚工作片R1接在AB橋臂上。其它3個(gè)橋臂的電阻片都不參與變形應(yīng)變e為零。這時(shí)電橋的輸出電壓為：UDB =Ks1單臂測(cè)量的結(jié)果UDB代表被測(cè)點(diǎn)的真實(shí)工作應(yīng)變。半橋測(cè)量 兩枚工作片R1、 R2分別接在相鄰兩個(gè)橋臂AB、BC上。其它兩個(gè)橋臂是應(yīng)變儀的內(nèi)接電阻。這時(shí)電橋的輸出電壓為：UDB = =Ks12對(duì)臂測(cè)量 兩枚工作片R1、 R3分別接在對(duì)臂AB、CD上。溫度補(bǔ)償片R2、 R4分別接在其它兩對(duì)臂BC、AD上。這時(shí)：UDB =+=Ks13兩枚串聯(lián)的工作片2R接AB臂。而兩枚串聯(lián)的溫度補(bǔ)償片2R接BC臂。其他兩個(gè)橋臂接儀器的內(nèi)接電阻這時(shí)：UDB=工作片串聯(lián)后R1 = 2R，同樣R1= 2R ，因此UDB的測(cè)量結(jié)果不變，與兩枚阻片電阻變化率的平均值成正比。圖表1典型的