医学医用传感器电阻式.pptx

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1、二、电阻应变效应二、电阻应变效应第1页/共34页轴向线应变轴向线应变其中，其中，单位：单位：“微应变微应变”，径向线应变轴向线应变泊淞比第2页/共34页（1 1）金属材料的应变电阻效应）金属材料的应变电阻效应 金属材料的电阻相对变化与线应变成正比金属丝材的应变灵敏系数第3页/共34页（2 2）导电丝材的应变电阻效应）导电丝材的应变电阻效应金属金属电阻率变电阻率变化化金属丝材的应变电阻效应以结构尺寸变化为主，Km=1.8 4.8几何尺寸变几何尺寸变化化第4页/共34页二、电阻应变片的结构二、电阻应变片的结构：栅状敏感栅基底粘结剂盖层引线传递应变应变计工作的物理基础应变计工作的物理基础 电阻应变效

2、应电阻应变效应(一一)、结构、结构第5页/共34页(二二)、分类、分类金属丝式应变计金属丝式应变计金属箔式应变计半导体应变计半导体应变计箔式应变计的优点：减小横向效应接触面大增大输出电流强度第6页/共34页三、电阻应变片的特性三、电阻应变片的特性1 1、静态特性、静态特性（1 1）灵敏系数K应变计应变计的的灵敏系灵敏系数数导电丝材导电丝材的的灵敏系数灵敏系数（2 2）横向效应及横向效应系数K与 K0 相同吗？第7页/共34页双向应变比双向灵敏系数比标定条件下：标定条件下：横向效应横向效应横向效应系数横向效应系数直角横栅、箔式应变计直角横栅、箔式应变计如何减小横向效应如何减小横向效应第8页/共3

3、4页（3 3）机械滞后）机械滞后Z Zj j（4 4）蠕变）蠕变 和零漂和零漂P P0 0（5 5）应变极限）应变极限非线性误差达到非线性误差达到10%10%的应变值的应变值 应变极限应变极限第9页/共34页（6 6）绝缘电阻）绝缘电阻几十几十 几百兆欧几百兆欧2 2、动态特性、动态特性（1 1）对正弦应变波的响应）对正弦应变波的响应第10页/共34页相对误差第11页/共34页（2 2）对阶跃应变波的响应）对阶跃应变波的响应（3 3）疲劳寿命）疲劳寿命恒幅交变力作用下，连续工作至疲劳损坏时的恒幅交变力作用下，连续工作至疲劳损坏时的循环次数循环次数 疲劳寿命疲劳寿命第12页/共34页四、应变片的

4、温度特性及补偿四、应变片的温度特性及补偿1 1、热输出及原因、热输出及原因（1）敏感栅电阻值（T）（2）线膨胀系数不匹配由于温度变化引起的应变输出由于温度变化引起的应变输出热输出热输出第13页/共34页例例2-22-2：解：解：2、热输出的补偿方法（1）单丝自补偿第14页/共34页（2 2）双丝自补偿）双丝自补偿（3 3）桥路补偿法）桥路补偿法相同的应变片平衡电阻平衡电阻第15页/共34页第16页/共34页五、应变片的粘贴技术 粘合剂选择条件常用的粘合剂有：硝化纤维素粘合剂、酚醛树脂胶、环氧树脂胶、502胶水 第17页/共34页灵敏度高2.2.张如一等，应变电测与传感器，清华大学出版张如一等，

5、应变电测与传感器，清华大学出版张如一等，应变电测与传感器，清华大学出版张如一等，应变电测与传感器，清华大学出版 社，社，社，社，19991999年年年年1 1月第月第月第月第1 1版版版版参考文献：参考文献：1.1.“日本在高应变灵敏系数应变敏感材料方面的研究日本在高应变灵敏系数应变敏感材料方面的研究日本在高应变灵敏系数应变敏感材料方面的研究日本在高应变灵敏系数应变敏感材料方面的研究”，传感器世界，传感器世界，传感器世界，传感器世界，20012001年年年年2 2、3 3期期期期半导体应变计半导体应变计体型体型扩散型：感压硅膜扩散型：感压硅膜第18页/共34页第三节第三节 测量及接口电路测量及

6、接口电路例例 变化变化变化变化 电阻应变计电阻应变计电桥电路电桥电路机械应变机械应变机械应变机械应变U(I)U(I)变化变化变化变化电阻应变仪电阻应变仪电阻应变仪电阻应变仪放大、显示放大、显示第19页/共34页一、应变电桥一、应变电桥双臂应变电桥单臂应变电桥全臂应变电桥直流电桥：R交流电桥:R、L、C不平衡桥式：偏差测量法（动态）平衡桥式：零位测量法（静态）半等臂电桥全等臂电桥工作方式桥臂关系电源负载工作臂电压输出桥：功率输出桥：U、I电源端对称输出端对称第20页/共34页二、直流电桥及输出特性二、直流电桥及输出特性初始平衡条件：初始平衡条件：或此时1、电压输出桥的输出特性第21页/共34页A

7、BCABC：ADCADC：电桥平衡条件：第22页/共34页桥臂比：线性部分：非线性部分：第23页/共34页讨论：讨论：全等臂电桥半等臂对输出端对称电桥线性部分：第24页/共34页（1 1）电桥的灵敏度）电桥的灵敏度（2 2）电桥的非线性）电桥的非线性补偿措施：加减特性，双臂或四臂差动工作方式加减特性，双臂或四臂差动工作方式K：金属 半导体（3 3）电桥的加减特性）电桥的加减特性对象：全等臂电桥、对输出端对称电桥“相邻臂相减，相对臂相加”第25页/共34页 一个桥臂R1工作，两个相邻桥臂工作，第26页/共34页 两个相对桥臂工作，两个相对桥臂工作，全臂工作，全臂工作，第27页/共34页电桥加减特性电桥加减特性 “相邻臂相减，相对臂相加相邻臂相减，相对臂相加”例：例：分析桥路补偿块法进行温度补偿的原理分析桥路补偿块法进行温度补偿的原理解：解：第28页/共34页例例:解：解：第29页/共34页例例:利用全桥测量提高灵敏度并实现温度补偿。利用全桥测量提高灵敏度并实现温度补偿。解：解：第30页/共34页2 2、功率输出桥的输出特性、功率输出桥的输出特性输出功率最大的条件：输出功率最大的条件：第31页/共34页（1 1）全等臂电桥）全等臂电桥（2 2）半等臂对输出端对称电桥）半等臂对输出端对称电桥第32页/共34页第33页/共34页感谢您的观看！第34页/共34页