应变式传感器原理与应用ppt课件.ppt

《应变式传感器原理与应用ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《应变式传感器原理与应用ppt课件.ppt（84页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 第二章第二章 传感检测技术的基本知识传感检测技术的基本知识航天航天交通交通摄象头摄象头:CCD传感器传感器指纹传感器指纹传感器传感检测技术传感检测技术在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确传感检测系统的组成传感检测系统的组成一个完整的检测系统或检测装置通常由一个完整的检测系统或检测装置通常由传感器传感器、测量电路、显示记录装置测量电路、显示记录装置和和数据处理装置与执行数据处理装置与执行机构机构等部分组成，分别等部分

2、组成，分别完成信息获取、转换、显完成信息获取、转换、显示和处理等到功能。示和处理等到功能。被测对象被测对象传感器传感器中间变换装置显示装置显示装置记录装置记录装置数据处数据处理装置理装置 物理量电量电量/数字量信息转换信息转换信息提取信息提取在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确一、传感器一、传感器1、定义：、定义：n传感器：以一定精确度把被测量转换为与传感器：以一定精确度把被测量转换为与之有确定对应关系的，便于应用的某种物之有确定对应关系的，便于应用的某种物理量的测量装置。理量的测量装置。n定义含义：定义含义：传感器是测量

3、装置传感器是测量装置传感器的输入量是某一被测量传感器的输入量是某一被测量传感器的输出量应是便于转换的物理量传感器的输出量应是便于转换的物理量传感器的输入与输出之间有一定精确程度传感器的输入与输出之间有一定精确程度的对应关系的对应关系在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确传感器名称：发送器、传送器、变送器、检测器、传感器名称：发送器、传送器、变送器、检测器、探头探头 传感器的功用是一感二传，传感器的功用是一感二传，即感受被测信息，并传送出去即感受被测信息，并传送出去被测量被测量电量电量在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题

4、来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确敏感元件、转换元件、基本转换电路敏感元件、转换元件、基本转换电路被被测测量量输输出出量量 敏感元件：它是直接感受被测量，并输出与被测量成确敏感元件：它是直接感受被测量，并输出与被测量成确定关系的某一物理量的元件。定关系的某一物理量的元件。转换元件：敏感元件的输出转换元件：敏感元件的输出 就是它的输入，它把输入的就是它的输入，它把输入的被测量抟换成电被测量抟换成电 路参量。路参量。基本转换电路：上述电路参基本转换电路：上述电路参 量输入基本转换电路（简称量输入基本转换电路（简称转换电路），便可转换成电量输出。转换电路），便可转换成

5、电量输出。辅助电源辅助电源敏感元件敏感元件转换元件转换元件基本转换电路基本转换电路2、传感器组成、传感器组成在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 传感器是知识密集、技术密集的行业，它与许多学科有关，它的种类十分繁多。传感器是知识密集、技术密集的行业，它与许多学科有关，它的种类十分繁多。为了很好地掌握它、应用它，需要有一个科学的分类方法。为了很好地掌握它、应用它，需要有一个科学的分类方法。3、传感器分类、传感器分类在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确1)

6、1)按被测物理量分类按被测物理量分类机械量机械量:长度长度,厚度厚度,位移位移,速度速度,加速度加速度,旋转角旋转角,转数转数,质量质量,重量重量,力力,压力压力,真空度真空度,力矩力矩,风速风速,流速流速,流量流量;声声:声压声压,噪声噪声.磁磁:磁通磁通,磁场磁场.温度温度:温度温度,热量热量,比热比热.光光：亮度，色彩亮度，色彩常见的被测物理量常见的被测物理量在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确能量转换型和能量控制型能量转换型和能量控制型.3)3)按信号变换特征按信号变换特征:能量转换型能量转换型:直接由被测对象输入

7、能量使其工作直接由被测对象输入能量使其工作.例如例如:热电偶温度计热电偶温度计,压电式加速度计压电式加速度计.能量控制型能量控制型:从外部供给能量并由被测量控制外部从外部供给能量并由被测量控制外部 供给能量的变化供给能量的变化.例如例如:电阻应变片电阻应变片.在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 例如位移传感器、压力传感器、振动传例如位移传感器、压力传感器、振动传感器、温度传感器等。感器、温度传感器等。模拟传感器、数字传感器模拟传感器、数字传感器。双向传感器、单向传感器等。双向传感器、单向传感器等。按照传感器的用途按照传感

8、器的用途来分类来分类 根据传感器输出是模拟信号还是数字信号根据传感器输出是模拟信号还是数字信号根据转换过程可逆与否根据转换过程可逆与否应变效应应变效应 取一根细电阻丝，两端接上一台取一根细电阻丝，两端接上一台取一根细电阻丝，两端接上一台取一根细电阻丝，两端接上一台3 3 3 3位半位数字式欧姆表（分辨率位半位数字式欧姆表（分辨率位半位数字式欧姆表（分辨率位半位数字式欧姆表（分辨率为为为为1/20001/20001/20001/2000），记下其初始阻值（图中为），记下其初始阻值（图中为），记下其初始阻值（图中为），记下其初始阻值（图中为10.0110.0110.0110.01 ）。实验演示实验

9、演示实验演示实验演示 ：当当当当我我我我们们们们用用用用力力力力将将将将该该该该电电电电阻阻阻阻丝丝丝丝拉拉拉拉长长长长时时时时，会会会会发发发发现现现现其其其其阻阻阻阻值值值值略略略略有有有有增增增增加加加加（图图图图中中中中增增增增加加加加到到到到为为为为10.0510.0510.0510.05 ）。测测测测量量量量应应应应力力力力、应应应应变变变变、力力力力的的的的传传传传感感感感器器器器就就就就是是是是利利利利用类似的原理制作的。用类似的原理制作的。用类似的原理制作的。用类似的原理制作的。应变效应应变效应 各种电子秤各种电子秤广泛应用于广泛应用于应变效应应变效应 高高精精度度电电子子汽

10、汽车车衡衡 动态电子秤动态电子秤电子天平电子天平应变效应应变效应 机械秤包装机机械秤包装机吊秤吊秤金属丝式应变片的基本工作原理金属丝式应变片的基本工作原理金属丝式应变片的基本工作原理金属丝式应变片的基本工作原理2.1 2.1 2.1 2.1 金属应变式传感器金属应变式传感器金属应变式传感器金属应变式传感器对对于于一一长长为为L L、横横截截面面积积为为A A、电电阻阻率率为为 的的金金属属丝丝，其其电电阻阻值值R R为：为：L受力受力受力受力F F2r金属丝式应变片的基本工作原理金属丝式应变片的基本工作原理金属丝式应变片的基本工作原理金属丝式应变片的基本工作原理当当当当电电电电阻阻阻阻丝丝丝丝

11、受受受受到到到到轴轴轴轴向向向向拉拉拉拉力力力力F F F F作作作作用用用用时时时时，金金金金属属属属丝丝丝丝几几几几何何何何尺尺尺尺寸变化引起电阻的相对变化寸变化引起电阻的相对变化寸变化引起电阻的相对变化寸变化引起电阻的相对变化.2.1 2.1 2.1 2.1 金属应变式传感器金属应变式传感器金属应变式传感器金属应变式传感器金属丝式应变片的基本工作原理金属丝式应变片的基本工作原理金属丝式应变片的基本工作原理金属丝式应变片的基本工作原理2.1 2.1 2.1 2.1 金属应变式传感器金属应变式传感器金属应变式传感器金属应变式传感器在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置

12、具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确应变片的基本结构应变片的基本结构应变片的基本结构应变片的基本结构2.1 2.1 2.1 2.1 金属应变式传感器金属应变式传感器金属应变式传感器金属应变式传感器金属电阻应变片主要有三种：金属电阻应变片主要有三种：金属丝式金属丝式 箔式箔式 薄膜式薄膜式常用结构图示常用结构图示在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确应变片的基本结构应变片的基本结构应变片的基本结构应变片的基本结构2.1 2.1 2.1 2.1 金属应变式传感器金属应变式传感器金属应变式传感器金属应变式传感器典型的电阻

13、应变片结构示意图典型的电阻应变片结构示意图由由由由敏敏敏敏感感感感栅栅栅栅1 1、基基基基底底底底2 2、盖盖盖盖片片片片3 3、引引引引线线线线4 4和和和和粘粘粘粘结结结结剂剂剂剂等等等等组组组组成成成成。这这这这些些些些部部部部分分分分所所所所选选选选用用用用的的的的材材材材料料料料将将将将直直直直接接接接影影影影响响响响应应应应变变变变片片片片的的的的性性性性能能能能。因因因因此，应根据使用条件和要求合理地加以选择。此，应根据使用条件和要求合理地加以选择。此，应根据使用条件和要求合理地加以选择。此，应根据使用条件和要求合理地加以选择。2341bl栅长栅长栅宽栅宽金属丝式应变片基本结构金

14、属丝式应变片基本结构金属丝式应变片基本结构金属丝式应变片基本结构在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确金属丝式应变片的基本结构金属丝式应变片的基本结构金属丝式应变片的基本结构金属丝式应变片的基本结构2.1 2.1 2.1 2.1 金属应变式传感器金属应变式传感器金属应变式传感器金属应变式传感器 23411-1-敏感栅敏感栅敏感栅敏感栅由金属细丝绕成栅形。电阻应变片的电阻值为由金属细丝绕成栅形。电阻应变片的电阻值为由金属细丝绕成栅形。电阻应变片的电阻值为由金属细丝绕成栅形。电阻应变片的电阻值为6060、120120、20020

15、0等多种规格，以等多种规格，以等多种规格，以等多种规格，以120120最为常用。最为常用。最为常用。最为常用。应变片栅长大小关系到所测应变的准确度，应变片测应变片栅长大小关系到所测应变的准确度，应变片测应变片栅长大小关系到所测应变的准确度，应变片测应变片栅长大小关系到所测应变的准确度，应变片测得的应变大小是应变片栅长和栅宽所在面积内的平均得的应变大小是应变片栅长和栅宽所在面积内的平均得的应变大小是应变片栅长和栅宽所在面积内的平均得的应变大小是应变片栅长和栅宽所在面积内的平均轴向应变量。轴向应变量。轴向应变量。轴向应变量。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯

16、度，由浅入深，所提出的问题也很明确2.1 2.1 2.1 2.1 金属应变式传感器金属应变式传感器金属应变式传感器金属应变式传感器 2341基底基底2和和盖片盖片3基底用于保持敏感栅、引线的几何形状和相对位置，基底用于保持敏感栅、引线的几何形状和相对位置，基底用于保持敏感栅、引线的几何形状和相对位置，基底用于保持敏感栅、引线的几何形状和相对位置，盖片既保持敏感栅和引线的形状和相对位置，还可保盖片既保持敏感栅和引线的形状和相对位置，还可保盖片既保持敏感栅和引线的形状和相对位置，还可保盖片既保持敏感栅和引线的形状和相对位置，还可保护敏感栅。基底的全长称为护敏感栅。基底的全长称为护敏感栅。基底的全长

17、称为护敏感栅。基底的全长称为基底长基底长基底长基底长，其宽度称为，其宽度称为，其宽度称为，其宽度称为基底基底基底基底宽宽宽宽。金属丝式应变片的基本结构金属丝式应变片的基本结构金属丝式应变片的基本结构金属丝式应变片的基本结构在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确2.1 2.1 2.1 2.1 金属应变式传感器金属应变式传感器金属应变式传感器金属应变式传感器 2341引线引线4是从应变片的敏感栅中引出的细金属线。是从应变片的敏感栅中引出的细金属线。是从应变片的敏感栅中引出的细金属线。是从应变片的敏感栅中引出的细金属线。对对对对引

18、引引引线线线线材材材材料料料料的的的的性性性性能能能能要要要要求求求求：电电电电阻阻阻阻率率率率低低低低、电电电电阻阻阻阻温温温温度度度度系系系系数数数数小小小小、抗氧化性能好、易于焊接。抗氧化性能好、易于焊接。抗氧化性能好、易于焊接。抗氧化性能好、易于焊接。大多数敏感栅材料都可制作引线。大多数敏感栅材料都可制作引线。大多数敏感栅材料都可制作引线。大多数敏感栅材料都可制作引线。金属丝式应变片的基本结构金属丝式应变片的基本结构金属丝式应变片的基本结构金属丝式应变片的基本结构在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确2.1 2.1

19、2.1 2.1 金属应变式传感器金属应变式传感器金属应变式传感器金属应变式传感器 2341粘结剂粘结剂 用用用用于于于于将将将将敏敏敏敏感感感感栅栅栅栅固固固固定定定定于于于于基基基基底底底底上上上上，并并并并将将将将盖盖盖盖片片片片与与与与基基基基底底底底粘粘粘粘贴贴贴贴在在在在一一一一起起起起。使使使使用用用用金金金金属属属属应应应应变变变变片片片片时时时时，也也也也需需需需用用用用粘粘粘粘结结结结剂剂剂剂将将将将应应应应变变变变片片片片基基基基底底底底粘粘粘粘贴贴贴贴在在在在构构构构件件件件表表表表面面面面某某某某个个个个方方方方向向向向和和和和位位位位置置置置上上上上。以以以以便便便便

20、将将将将构构构构件件件件受力后的表面应变传递给应变计的基底和敏感栅。受力后的表面应变传递给应变计的基底和敏感栅。受力后的表面应变传递给应变计的基底和敏感栅。受力后的表面应变传递给应变计的基底和敏感栅。常常常常用用用用的的的的粘粘粘粘结结结结剂剂剂剂分分分分为为为为有有有有机机机机和和和和无无无无机机机机两两两两大大大大类类类类。有有有有机机机机粘粘粘粘结结结结剂剂剂剂用用用用于于于于低低低低温温温温、常常常常温温温温和和和和中中中中温温温温。常常常常用用用用的的的的有有有有聚聚聚聚丙丙丙丙烯烯烯烯酸酸酸酸酯酯酯酯、酚酚酚酚醛醛醛醛树树树树脂脂脂脂、有有有有机机机机硅硅硅硅树树树树脂脂脂脂，聚聚

21、聚聚酰酰酰酰亚亚亚亚胺胺胺胺等等等等。无无无无机机机机粘粘粘粘结结结结剂剂剂剂用用用用于于于于高高高高温，常用的有磷酸盐、硅酸、硼酸盐等。温，常用的有磷酸盐、硅酸、硼酸盐等。温，常用的有磷酸盐、硅酸、硼酸盐等。温，常用的有磷酸盐、硅酸、硼酸盐等。金属丝式应变片的基本结构金属丝式应变片的基本结构金属丝式应变片的基本结构金属丝式应变片的基本结构在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确应变片的基本结构应变片的基本结构应变片的基本结构应变片的基本结构2.1 2.1 2.1 2.1 金属应变式传感器金属应变式传感器金属应变式传感器金属应

22、变式传感器金属箔式应变片金属箔式应变片金属箔式应变片金属箔式应变片利利利利用用用用光光光光刻刻刻刻、腐腐腐腐蚀蚀蚀蚀等等等等工工工工艺艺艺艺制制制制成成成成一一一一种种种种很很很很薄薄薄薄的的的的金金金金属属属属箔箔箔箔栅栅栅栅，厚厚厚厚度度度度一一一一般般般般在在在在0.0030.010 0.0030.010 mmmm，粘粘粘粘贴贴贴贴在在在在基基基基片片片片上上上上，上上上上面面面面再再再再覆覆覆覆盖盖盖盖一层薄膜而制成。一层薄膜而制成。一层薄膜而制成。一层薄膜而制成。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确应变片的基本结

23、构应变片的基本结构应变片的基本结构应变片的基本结构2.1 2.1 2.1 2.1 金属应变式传感器金属应变式传感器金属应变式传感器金属应变式传感器金属箔式应变片和丝式应变片相比较，有如下金属箔式应变片和丝式应变片相比较，有如下金属箔式应变片和丝式应变片相比较，有如下金属箔式应变片和丝式应变片相比较，有如下特点特点特点特点。金金金金属属属属箔箔箔箔栅栅栅栅很很很很薄薄薄薄，因因因因而而而而它它它它所所所所感感感感受受受受的的的的应应应应力力力力状状状状态态态态与与与与试试试试件件件件表表表表面面面面的的的的应应应应力力力力状状状状态态态态更更更更为为为为接接接接近近近近。其其其其次次次次，当当当

24、当箔箔箔箔材材材材和和和和丝丝丝丝材材材材具具具具有有有有同同同同样样样样的的的的截截截截面面面面积积积积时时时时，箔箔箔箔材材材材与与与与粘粘粘粘接接接接层层层层的的的的接接接接触触触触面面面面积积积积比比比比丝丝丝丝材材材材大大大大，使使使使它它它它能能能能更更更更好好好好地地地地和和和和试试试试件件件件共共共共同同同同工工工工作作作作。第第第第三三三三，箔箔箔箔栅栅栅栅的的的的端端端端部部部部较较较较宽宽宽宽，横横横横向向向向效效效效应应应应较较较较小小小小，因因因因而而而而提提提提高高高高了了了了应应应应变变变变测测测测量的精度。量的精度。量的精度。量的精度。箔箔箔箔材材材材表表表表面

25、面面面积积积积大大大大，散散散散热热热热条条条条件件件件好好好好，故故故故允允允允许许许许通通通通过过过过较较较较大大大大电电电电流流流流，因因因因而可以输出较大信号，提高了测量灵敏度。而可以输出较大信号，提高了测量灵敏度。而可以输出较大信号，提高了测量灵敏度。而可以输出较大信号，提高了测量灵敏度。箔箔箔箔栅栅栅栅的的的的尺尺尺尺寸寸寸寸准准准准确确确确、均均均均匀匀匀匀，且且且且能能能能制制制制成成成成任任任任意意意意形形形形状状状状，特特特特别别别别是是是是为为为为制制制制造造造造应应应应变变变变花花花花和和和和小小小小标标标标距距距距应应应应变变变变片片片片提提提提供供供供了了了了条条条

26、条件件件件，从从从从而而而而扩扩扩扩大大大大了了了了应应应应变变变变片片片片的的的的使使使使用范围。用范围。用范围。用范围。便于成批生产。便于成批生产。便于成批生产。便于成批生产。缺缺缺缺点点点点：电电电电阻阻阻阻值值值值分分分分散散散散性性性性大大大大，有有有有的的的的相相相相差差差差几几几几十十十十，故故故故需需需需要要要要作作作作阻阻阻阻值值值值调调调调整整整整；生生生生产产产产工工工工序序序序较较较较为为为为复复复复杂杂杂杂，因因因因引引引引出出出出线线线线的的的的焊焊焊焊点点点点采采采采用用用用锡锡锡锡焊焊焊焊，因因因因此此此此不不不不适适适适于于于于高高高高温温温温环境下测量；此外

27、价格较贵。环境下测量；此外价格较贵。环境下测量；此外价格较贵。环境下测量；此外价格较贵。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确应变片的基本结构应变片的基本结构应变片的基本结构应变片的基本结构2.1 2.1 2.1 2.1 金属应变式传感器金属应变式传感器金属应变式传感器金属应变式传感器在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确应变片的基本结构应变片的基本结构应变片的基本结构应变片的基本结构2.1 2.1 2.1 2.1 金属应变式传感器金属应变式传感器金属应变

28、式传感器金属应变式传感器金属应变计金属应变计在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确金属丝式应变片的基本测量电路金属丝式应变片的基本测量电路金属丝式应变片的基本测量电路金属丝式应变片的基本测量电路2.1 2.1 2.1 2.1 金属应变式传感器金属应变式传感器金属应变式传感器金属应变式传感器 电阻应变片的测量线路多采用交流电桥电阻应变片的测量线路多采用交流电桥电阻应变片的测量线路多采用交流电桥电阻应变片的测量线路多采用交流电桥(配交流放大配交流放大配交流放大配交流放大器器器器)，其原理和直流电桥相似。，其原理和直流电桥相似。，

29、其原理和直流电桥相似。，其原理和直流电桥相似。直流电桥比较简单，因此首先分析直流电桥，如图直流电桥比较简单，因此首先分析直流电桥，如图直流电桥比较简单，因此首先分析直流电桥，如图直流电桥比较简单，因此首先分析直流电桥，如图所示所示所示所示:R2R4R1R3E电桥线路原理图RgACDIgB在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确金属丝式应变片的基本测量电路金属丝式应变片的基本测量电路金属丝式应变片的基本测量电路金属丝式应变片的基本测量电路2.1 2.1 2.1 2.1 金属应变式传感器金属应变式传感器金属应变式传感器金属应变式传

30、感器当电源当电源当电源当电源E E为电势源，其内阻为零时，可求出检流计中流为电势源，其内阻为零时，可求出检流计中流为电势源，其内阻为零时，可求出检流计中流为电势源，其内阻为零时，可求出检流计中流过的电流过的电流过的电流过的电流I Ig g与电桥各参数之间的关系为与电桥各参数之间的关系为与电桥各参数之间的关系为与电桥各参数之间的关系为:R2R4R1R3E电桥线路原理图RgACDIgBR Rg g为负载电阻为负载电阻为负载电阻为负载电阻.因而其输出电压因而其输出电压因而其输出电压因而其输出电压U Ug g为为为为:在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入

31、深，所提出的问题也很明确当当当当R R1 1R R4 4=R R2 2R R3 3时，时，时，时，I Ig g=0=0，U Ug g=0=0，即电桥处于平衡状态。，即电桥处于平衡状态。，即电桥处于平衡状态。，即电桥处于平衡状态。若电桥的若电桥的若电桥的若电桥的负载电阻负载电阻负载电阻负载电阻R Rg g为无穷大，则为无穷大，则为无穷大，则为无穷大，则B B、D D两点可视为开路，两点可视为开路，两点可视为开路，两点可视为开路，上式可以化简为上式可以化简为上式可以化简为上式可以化简为:在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确设设

32、设设R R1 1为为为为应应应应变变变变片片片片的的的的阻阻阻阻值值值值，工工工工作作作作时时时时R R1 1有有有有一一一一增增增增量量量量 R R，当当当当为为为为拉拉拉拉伸伸伸伸应应应应变变变变时时时时，R R为为为为正正正正；压压压压缩缩缩缩应应应应变变变变时时时时，R R为为为为负负负负。在在在在上上上上式式式式中以中以中以中以R R1 1+R R代替代替代替代替R R1 1，则，则，则，则:设设设设电电电电桥桥桥桥各各各各臂臂臂臂均均均均有有有有相相相相应应应应的的的的电电电电阻阻阻阻增增增增量量量量 R R1 1、R R2 2、R R3 3、R R4 4时时时时,在实际使用时，一

33、般多采用在实际使用时，一般多采用在实际使用时，一般多采用在实际使用时，一般多采用等臂电桥等臂电桥等臂电桥等臂电桥或或或或对称电桥对称电桥对称电桥对称电桥。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确1.等臂电桥等臂电桥2.第一对称电桥第一对称电桥3.第二对称电桥第二对称电桥在实际使用时，一般多采用在实际使用时，一般多采用在实际使用时，一般多采用在实际使用时，一般多采用等臂电桥等臂电桥等臂电桥等臂电桥或或或或对称电桥对称电桥对称电桥对称电桥。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提

34、出的问题也很明确1 1、等臂电桥、等臂电桥当R1=R2=R3=R4=R时，称为等臂电桥。此时电桥输出可写为一般情况下，一般情况下，Ri（i=1，2，3，4）很小，即）很小，即RRi，略去上式中的高阶微量，并利用略去上式中的高阶微量，并利用 式得到式得到:在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确当当当当 R Ri iRR R时时时时，输输输输出出出出电电电电压压压压U Ug g与与与与应应应应变变变变 间呈线性关系。间呈线性关系。间呈线性关系。间呈线性关系。若若若若假假假假定定定定不不不不成成成成立立立立，则则则则按按按按线线线

35、线性性性性关关关关系系系系刻刻刻刻度度度度的的的的仪仪仪仪表表表表用用用用来来来来测测测测量量量量必然带来非线性误差。必然带来非线性误差。必然带来非线性误差。必然带来非线性误差。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确当考虑单臂工作时，即当考虑单臂工作时，即当考虑单臂工作时，即当考虑单臂工作时，即ABAB桥臂变化桥臂变化桥臂变化桥臂变化 R R，则，则，则，则:由上式展开级数，得由上式展开级数，得由上式展开级数，得由上式展开级数，得:则电桥的相对非线性误差为则电桥的相对非线性误差为则电桥的相对非线性误差为则电桥的相对非线性误差

36、为:可见，可见，可见，可见，KK愈大，愈大，愈大，愈大，愈大，通常愈大，通常愈大，通常愈大，通常KK11。1/2K在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确例例：设设K=2，要要求求非非线线性性误误差差RRR，上上上上式式式式仍仍仍仍可可可可化化化化简简简简为为为为 式式式式，这这这这时时时时输输输输出出出出电电电电压压压压与与与与应应应应变成正比。变成正比。变成正比。变成正比。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确3 3、第二对称电桥、第二对称电桥 半半半半

37、等等等等臂臂臂臂电电电电桥桥桥桥的的的的另另另另一一一一种种种种形形形形式式式式为为为为R R1 1=R R3 3=R R，R R2 2=R R4 4=R R，称称称称为为为为第第第第二二二二对对对对称电桥。若称电桥。若称电桥。若称电桥。若R R1 1有一增量有一增量有一增量有一增量 R R，则，则，则，则:UgR2=RR4=RR1=RR3=RE第二对称电桥BACD当当当当k k1(1(R R R R)时，时，时，时，k k/(1+/(1+k k)1/2)1/2，其非线性较等臂电桥大；，其非线性较等臂电桥大；，其非线性较等臂电桥大；，其非线性较等臂电桥大；当当当当k k远小于远小于远小于远小于

38、1 1时，其非线性可得到很好改善；时，其非线性可得到很好改善；时，其非线性可得到很好改善；时，其非线性可得到很好改善；当当当当k k=1=1时，即为等臂电桥。时，即为等臂电桥。时，即为等臂电桥。时，即为等臂电桥。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确若若若若R RR R，忽略上式分母中，忽略上式分母中，忽略上式分母中，忽略上式分母中 项，得到项，得到项，得到项，得到 可可可可见见见见，在在在在一一一一定定定定应应应应变变变变范范范范围围围围内内内内，第第第第二二二二对对对对称称称称电电电电桥桥桥桥的的的的输输输输出出出出与与

39、与与应应应应变变变变呈呈呈呈线性关系，但比线性关系，但比线性关系，但比线性关系，但比等臂电桥的输出等臂电桥的输出等臂电桥的输出等臂电桥的输出电压小电压小电压小电压小 倍倍倍倍 。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确2.1 2.1 2.1 2.1 金属应变式传感器金属应变式传感器金属应变式传感器金属应变式传感器金属应变片的主要特性金属应变片的主要特性金属应变片的主要特性金属应变片的主要特性1.1.灵敏度系数灵敏度系数2.2.横向效应横向效应3.3.机械滞后机械滞后4.4.零点漂移和蠕变零点漂移和蠕变5.5.应变极限应变极限6

40、.6.动态特性动态特性在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确金属应变片的主要特性金属应变片的主要特性金属应变片的主要特性金属应变片的主要特性1.1.1.1.灵敏度系数灵敏度系数灵敏度系数灵敏度系数金属应变丝金属应变丝金属应变丝金属应变丝的电阻相对变化与它所感受的应变之间具有线性的电阻相对变化与它所感受的应变之间具有线性的电阻相对变化与它所感受的应变之间具有线性的电阻相对变化与它所感受的应变之间具有线性关系，用灵敏度系数关系，用灵敏度系数关系，用灵敏度系数关系，用灵敏度系数K K K KS S S S表示。表示。表示。表示。当

41、当当当金属丝金属丝金属丝金属丝做成做成做成做成应变片应变片应变片应变片后，其电阻后，其电阻后，其电阻后，其电阻应变特性与金属单丝情况应变特性与金属单丝情况应变特性与金属单丝情况应变特性与金属单丝情况不同不同不同不同。需用。需用。需用。需用实验实验实验实验的方法进行重新标定。的方法进行重新标定。的方法进行重新标定。的方法进行重新标定。实验表明，金属实验表明，金属实验表明，金属实验表明，金属应变片应变片应变片应变片的电阻相对变化与应变的电阻相对变化与应变的电阻相对变化与应变的电阻相对变化与应变在很宽的范在很宽的范在很宽的范在很宽的范围内均为围内均为围内均为围内均为线性关系线性关系线性关系线性关系。

42、应变片应变片应变片应变片的灵敏系数的灵敏系数的灵敏系数的灵敏系数K K K K恒小于恒小于恒小于恒小于线材线材线材线材的灵敏系数的灵敏系数的灵敏系数的灵敏系数K K K KS S S S。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确金属应变片的主要特性金属应变片的主要特性金属应变片的主要特性金属应变片的主要特性1.1.1.1.灵敏度系数灵敏度系数灵敏度系数灵敏度系数应变片应变片应变片应变片的灵敏系数的灵敏系数的灵敏系数的灵敏系数K K K K恒小于恒小于恒小于恒小于线材线材线材线材的灵敏系数的灵敏系数的灵敏系数的灵敏系数K K K

43、 KS S S S。被测体被测体被测体被测体应变片应变片应变片应变片(1)(1)(1)(1)胶层传递变形失真胶层传递变形失真胶层传递变形失真胶层传递变形失真(2)(2)(2)(2)横向效应。横向效应。横向效应。横向效应。主要原因主要原因主要原因主要原因:在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确金属应变片的主要特性金属应变片的主要特性金属应变片的主要特性金属应变片的主要特性2.2.2.2.横向效应横向效应横向效应横向效应bl栅长栅长栅长栅长栅宽栅宽栅宽栅宽金金金金属属属属丝丝丝丝式式式式应应应应变变变变片片片片由由由由于于于于敏

44、敏敏敏感感感感栅栅栅栅的的的的两两两两端端端端为为为为半半半半圆圆圆圆弧弧弧弧形形形形的的的的横横横横栅栅栅栅，测测测测量量量量应应应应变变变变时时时时，构构构构件件件件的的的的轴轴轴轴向向向向应应应应变变变变使使使使敏敏敏敏感感感感栅栅栅栅电电电电阻阻阻阻发发发发生生生生变变变变化化化化，而而而而其其其其横横横横向应变向应变向应变向应变r r r r也使敏感栅半圆弧部分的电阻发生变化。也使敏感栅半圆弧部分的电阻发生变化。也使敏感栅半圆弧部分的电阻发生变化。也使敏感栅半圆弧部分的电阻发生变化。应应应应变变变变片片片片的的的的这这这这种种种种既既既既受受受受轴轴轴轴向向向向应应应应变变变变影影影

45、影响响响响，又又又又受受受受横横横横向向向向应应应应变变变变影影影影响响响响而引起电阻变化的现象称为而引起电阻变化的现象称为而引起电阻变化的现象称为而引起电阻变化的现象称为横向效应横向效应横向效应横向效应。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确 若若若若敏敏敏敏感感感感栅栅栅栅有有有有n n n n根根根根纵纵纵纵栅栅栅栅，每每每每根根根根长长长长为为为为l l l l，半半半半径径径径为为为为r r r r，在在在在轴轴轴轴向向向向应应应应变变变变 作用下，全部纵栅的变形视为作用下，全部纵栅的变形视为作用下，全部纵栅的变形

46、视为作用下，全部纵栅的变形视为 L L L L1 1 1 1:半圆弧横栅同时受到半圆弧横栅同时受到半圆弧横栅同时受到半圆弧横栅同时受到 和和和和 r r r r的作用，在任一微小段长度的作用，在任一微小段长度的作用，在任一微小段长度的作用，在任一微小段长度d d d d l l l l=r r r r d d d d 上的应变上的应变上的应变上的应变 可由材料力学公式求得可由材料力学公式求得可由材料力学公式求得可由材料力学公式求得 ：每个圆弧形横栅的变形量每个圆弧形横栅的变形量每个圆弧形横栅的变形量每个圆弧形横栅的变形量 l l l l为为为为:纵栅为纵栅为纵栅为纵栅为n n n n根的应变片

47、共有根的应变片共有根的应变片共有根的应变片共有n n n n-1-1-1-1个半圆弧横栅，全部横栅的变形量为个半圆弧横栅，全部横栅的变形量为个半圆弧横栅，全部横栅的变形量为个半圆弧横栅，全部横栅的变形量为:应变片敏感栅的总变形为应变片敏感栅的总变形为:在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确敏敏感感栅栅栅栅丝丝的的总总长长为为L L，敏敏感感栅栅的的灵灵敏敏系系数数为为K KS S，则则电阻相对变化为：电阻相对变化为：令：令：则：则：则：则：可见，敏感栅电阻的相对变化分别是可见，敏感栅电阻的相对变化分别是可见，敏感栅电阻的相对

48、变化分别是可见，敏感栅电阻的相对变化分别是 和和和和 r r r r作用的结果。作用的结果。作用的结果。作用的结果。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确当当r r=0=0时，可得时，可得轴向灵敏度系数：轴向灵敏度系数：轴向灵敏度系数：轴向灵敏度系数：当当=0=0时，可得时，可得横向灵敏度系数横向灵敏度系数横向灵敏度系数横向灵敏度系数：横向灵敏系数与轴向灵敏系数之比值，称为横向灵敏系数与轴向灵敏系数之比值，称为横向灵敏系数与轴向灵敏系数之比值，称为横向灵敏系数与轴向灵敏系数之比值，称为横向效应系数横向效应系数横向效应系数横向

49、效应系数H H H H。即：。即：。即：。即：可见，可见，可见，可见，r r r r愈小、愈小、愈小、愈小、l l l l愈大，则愈大，则愈大，则愈大，则H H H H愈小。即敏感栅越窄、基长越长的应愈小。即敏感栅越窄、基长越长的应愈小。即敏感栅越窄、基长越长的应愈小。即敏感栅越窄、基长越长的应变片，其横向效应引起的误差越小。变片，其横向效应引起的误差越小。变片，其横向效应引起的误差越小。变片，其横向效应引起的误差越小。在整堂课的教学中，刘教师总是让学生带着问题来学习，而问题的设置具有一定的梯度，由浅入深，所提出的问题也很明确金属应变片的主要特性金属应变片的主要特性金属应变片的主要特性金属应变

50、片的主要特性3.3.3.3.机械滞后机械滞后机械滞后机械滞后应应应应变变变变片片片片粘粘粘粘贴贴贴贴在在在在被被被被测测测测试试试试件件件件上上上上，当当当当温温温温度度度度恒恒恒恒定定定定时时时时，其其其其加加加加载载载载特特特特性与卸载特性不重合，即为性与卸载特性不重合，即为性与卸载特性不重合，即为性与卸载特性不重合，即为机械滞后机械滞后机械滞后机械滞后。1 1 1 1机械应变机械应变机械应变机械应变 R R R R卸载卸载卸载卸载加载加载加载加载指指指指示示示示应应应应变变变变 i i i i图图图图2-3 2-3 2-3 2-3 应变片的机械滞后应变片的机械滞后应变片的机械滞后应变片的