第四章 电阻应变式传感器优秀PPT.ppt

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1、第四章 电阻应变式传感器第一页，本课件共有73页第二页，本课件共有73页第三页，本课件共有73页勃底特兹明勃底特兹明第四页，本课件共有73页第五页，本课件共有73页第六页，本课件共有73页第七页，本课件共有73页第八页，本课件共有73页第九页，本课件共有73页第十页，本课件共有73页第十一页，本课件共有73页第十二页，本课件共有73页应变片所测的应变，是应变片基长内的平均值应变片所测的应变，是应变片基长内的平均值第十三页，本课件共有73页第十四页，本课件共有73页第十五页，本课件共有73页第十六页，本课件共有73页第十七页，本课件共有73页第十八页，本课件共有73页第十九页，本课件共有73页第

2、二十页，本课件共有73页指指示示应应变变机械应变机械应变指指示示应应变变时间时间10%真实应变真实应变真实应变真实应变指指示示应应变变应变计的机械滞后特性应变计的机械滞后特性应变计的蠕变和零漂特性应变计的蠕变和零漂特性应变极限应变极限第二十一页，本课件共有73页第二十二页，本课件共有73页应变波在各种材料中的传播速度应变波在各种材料中的传播速度不同不同第二十三页，本课件共有73页第二十四页，本课件共有73页第二十五页，本课件共有73页第二十六页，本课件共有73页第二十七页，本课件共有73页对于正弦波输入信号对于正弦波输入信号电阻应变片的误差与电阻应变片的误差与 （应变片的基长）（应变片的基长）

3、和和 （输入信号频率）成正比与（输入信号频率）成正比与 （应变波（应变波传播速度）成反比传播速度）成反比 电阻应变片工作频率取决于试件材料和电阻应变片工作频率取决于试件材料和应变片的基长应变片的基长第二十八页，本课件共有73页第二十九页，本课件共有73页第三十页，本课件共有73页第三十一页，本课件共有73页第三十二页，本课件共有73页电阻应变式传感器的构成弹性敏感弹性敏感元件元件应变片应变片测量测量电路电路辅助辅助电源电源被测非电量被测非电量应力、应变、应力、应变、挠度挠度电阻变化电阻变化电压、电流电压、电流第三十三页，本课件共有73页第三十四页，本课件共有73页第三十五页，本课件共有73页第

4、三十六页，本课件共有73页第三十七页，本课件共有73页第三十八页，本课件共有73页减小测量电桥非线性误差，一是减小量程减小测量电桥非线性误差，一是减小量程（减小（减小R），二是降低应变片的灵敏度），二是降低应变片的灵敏度K。第三十九页，本课件共有73页应变片（电阻）应变片（电阻）测量测量 直流电桥（电压）直流电桥（电压）平衡条件平衡条件 最佳阻值最佳阻值 近似公式近似公式 精确公式精确公式 单臂桥单臂桥电压误差电压误差第四十页，本课件共有73页第四十一页，本课件共有73页电压电压结论有前提结论有前提第四十二页，本课件共有73页 结论有前提结论有前提第四十三页，本课件共有73页 电桥采用恒流供电

5、与恒压供电相比非线性误差电桥采用恒流供电与恒压供电相比非线性误差并未消除，仅仅减小一倍，对于电压输出灵敏度并并未消除，仅仅减小一倍，对于电压输出灵敏度并未改善。未改善。3.3.采用高桥臂比，较小桥路输出非线性采用高桥臂比，较小桥路输出非线性思考：思考：如果改为两路恒流源供电情况会如何？如果改为两路恒流源供电情况会如何？应变片串联电压输出灵敏度？（改变）应变片串联电压输出灵敏度？（改变）应变片并联电压输出灵敏度？（未改变）应变片并联电压输出灵敏度？（未改变）第四十四页，本课件共有73页第四十五页，本课件共有73页第四十六页，本课件共有73页第四十七页，本课件共有73页应变片本身应变片本身两种材料

6、膨胀系数不同两种材料膨胀系数不同第四十八页，本课件共有73页第四十九页，本课件共有73页桥桥路路补补偿偿第五十页，本课件共有73页第五十一页，本课件共有73页第五十二页，本课件共有73页-+-23o第五十三页，本课件共有73页第五十四页，本课件共有73页第五十五页，本课件共有73页第五十六页，本课件共有73页第五十七页，本课件共有73页工作膜片工作膜片补偿膜片补偿膜片差动电桥差动电桥第五十八页，本课件共有73页第五十九页，本课件共有73页第六十页，本课件共有73页第六十一页，本课件共有73页第六十二页，本课件共有73页 质量块的质量 m 阻尼系数 C 弹性体的刚度 K 被测体绝对位移 质量块绝

7、对位移 质量块相对位移 电阻应变片加速度传感器的物理模型振动体CKF=mam第六十三页，本课件共有73页弹簧的弹性力阻尼器阻尼力质量块的惯性力当受力平衡时，有 则有 （1）由 ，可得 代入式（1）（2）第六十四页，本课件共有73页对（2）式进行拉斯变换 （3）得到传递函数令 传感器的固有频率 相对阻尼比代入上式，有 （4）第六十五页，本课件共有73页当被测物体作简谐运动时，即 式中 被测物体运动角频率。在正弦信号作用下，做傅里叶变换，即，式（4）变换为式(5)(5)第六十六页，本课件共有73页幅频特性为 （6）相频特性为 （7）令则 （8）被测体线加速度，。第六十七页，本课件共有73页当 时

8、，则（8）式变为 （9）质量块相对位移 （加速度）若采用等强度梁作弹性元件，则 为梁的挠度。由式（315），将其代入式（9）得由式（314）得 （10）第六十八页，本课件共有73页令 ，结构参数确定后为常数，则加速度 ，所以 （线性函数）应变片加速度传感器系统框图传递函数框图加速度电阻变化电压应变惯性力质量块等强度梁应变片差动电桥第六十九页，本课件共有73页质量块：由 ，得等强度梁：由 ，得应变片：由 ，得差动电桥：由 ，得所以，应变片式加速度传感器输出电压为 （11）对式（11）进行标度变换，得到被测体加速度为第七十页，本课件共有73页4.6.3组合式压力传感器PRR膜片膜片悬臂梁悬臂梁RR

9、RR波纹管波纹管双端固定梁双端固定梁第七十一页，本课件共有73页本章小结 电阻应变效应 应变片 测量电路（单臂桥、半桥、全桥）环境温度引起误差 补偿（桥路、自补偿、热敏电阻）电阻应变片的应用测测量量静态特性静态特性动态特性动态特性自身自身两种材料两种材料应变式压力传感器（平膜片、组合）应变式压力传感器（平膜片、组合）应变式加速度传感器应变式加速度传感器第七十二页，本课件共有73页1.电阻应变片的工作原理（应变效应），灵敏度系数 ,K是由于横向效应引起的，一般情况K0等于2左右。2.电阻应变片的种类、特点、结构和主要参数。3.应变片可测输入信号的频率4.直流电桥的分类，各类桥路输出电压与电桥灵敏度及非线性误差的关系。5.温度对电阻式应变片的影响，常用的补偿方法。6.应变式传感器的结构。第七十三页，本课件共有73页