应变应力测量幻灯片.ppt

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1、应变应力测量1第1页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力测量应变、应力测量n5.1 电阻应变测量技术：电阻应变测量技术：n1.定义：定义：利用电阻应变片测定构件的表面应变，再根据利用电阻应变片测定构件的表面应变，再根据应力、应变的关系，确定构件表面应力状态的一种实验应力、应变的关系，确定构件表面应力状态的一种实验应力分析方法。应力分析方法。2.电阻应变测量系统的组成：电阻应变测量系统的组成：1）电阻应变片电阻应变片（简称应变片）（简称应变片）2万多种。万多种。2）电阻应变仪电阻应变仪（电阻应变测量装置）（电阻应变测量装置）数百余种数百余种3）记录仪器记录仪器 种类繁多，

2、磁带机、种类繁多，磁带机、X-Y记录仪、记录仪、光线示波器、微型计算机等。光线示波器、微型计算机等。2第2页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量3.基本工作原理：基本工作原理：将将应应变变片片固固定定在在被被测测构构件件上上，当当构构件件变变形形时时，电电阻阻应应变变片片的的电电阻阻值值发发生生相相应应的的变变化化。通通过过电电阻阻应应变变测测量量装装置置（简简称称应应变变仪仪）可可将将电电阻阻应应变变片片中中的的电电阻阻值值的的变变化化测测定定出出来来，换换算算成成应应变变或或输输出出与与应应变变呈呈正正比比的的模模拟拟电电信信号号（电电压压或或

3、电电流流），用用记记录录仪仪记记录录下下来来，也也可可用用计计算算机机按按预预定定的的要要求求进进行行数数据据处处理理，得到所需要的应力或应变值。得到所需要的应力或应变值。3第3页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量n5.2 电阻应变式传感器：电阻应变式传感器：电阻应变式传感器可测量应电阻应变式传感器可测量应变、力、位移、加速度、扭矩等参数。变、力、位移、加速度、扭矩等参数。n具有具有体积小、动态响应快、测量精度高、使用简便等优点。体积小、动态响应快、测量精度高、使用简便等优点。n电阻应变式传感器电阻应变式传感器可分为可分为金属电阻应变片金属电阻应

4、变片和和半导体应变片半导体应变片两类。两类。4第4页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量n1.1.金属电阻应变片金属电阻应变片 常用的金属电阻应变片有常用的金属电阻应变片有丝式丝式和和箔式箔式两种两种。1）应变片的结构：）应变片的结构：它由它由敏感元件、引出线敏感元件、引出线、基底基底、覆盖层覆盖层组成，用组成，用粘贴剂粘贴剂粘贴在一起，如图所示。粘贴在一起，如图所示。5第5页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量6第6页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量1

5、.敏感元件，2.覆盖层，3.引出线，4.基底7第7页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量8第8页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量n敏感元件敏感元件（又称敏感栅）：感受构件的变形，并将机械（又称敏感栅）：感受构件的变形，并将机械应变转换成电阻变化。一般有金属丝、半导体、光刻栅应变转换成电阻变化。一般有金属丝、半导体、光刻栅状。状。n覆盖层：覆盖层：固定和保护敏感元件。固定和保护敏感元件。n引出线：引出线：从敏感元件引出电信号，并与测量导线连接。从敏感元件引出电信号，并与测量导线连接。n基底：基底：固定

6、和保护敏感元件、使敏感元件与构件绝缘、固定和保护敏感元件、使敏感元件与构件绝缘、与粘贴剂一起把构件的变形传给敏感元件。主要有纸基与粘贴剂一起把构件的变形传给敏感元件。主要有纸基（热稳定性和抗潮湿性稍差，绝缘强度高）和胶基（有（热稳定性和抗潮湿性稍差，绝缘强度高）和胶基（有机聚合物：环氧树脂、酚醛树脂，耐热、耐久、耐湿，机聚合物：环氧树脂、酚醛树脂，耐热、耐久、耐湿，能较好满足各种使用要求。）能较好满足各种使用要求。）n 粘结剂：粘结剂：粘贴时，使用与基底材料类型相同的粘结剂粘贴时，使用与基底材料类型相同的粘结剂9第9页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力

7、的测量栅栅长长：敏敏感感栅栅纵纵轴轴方方向向的的长长度度称称为为栅栅长长，用用“L”表表示示。对对于于有有圆圆弧弧端端的的敏敏感感栅栅，栅栅长长是是指指圆圆弧弧内内侧侧间间的距离。的距离。栅栅宽宽：在在垂垂直直于于纵纵轴轴方方向向上上，敏敏感感栅栅外外侧侧之之间间的的距距离离称称为栅宽，用为栅宽，用“B”表示。表示。10第10页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量n2）应变片的工作原理：）应变片的工作原理：以以金金属属材材料料为为敏敏感感元元件件的的应应变变片片，测测量量试试件件应应变变的的原原理理是是基基于于金金属属丝丝的的应应变变效效应应，即即

8、金金属属丝丝的的电电阻阻随随其其变变形形而而改变的一种物理特性改变的一种物理特性。设有一根圆截面的金属丝如图所示，其原始电阻设有一根圆截面的金属丝如图所示，其原始电阻 金属丝的电阻率；金属丝的电阻率；11第11页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量n电阻应变效应电阻应变效应llDd12第12页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量n式中，式中，R金属丝的原始电阻；金属丝的原始电阻；n l 金属丝的长度；金属丝的长度；n A 金属丝的截面积；金属丝的截面积；n D 金属丝的截面直径。金属丝的截面直径。13第

9、13页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量将将R=l/A 取对数再微分得：取对数再微分得：当当金金属属丝丝受受轴轴向向力力P作作用用被被拉拉伸伸后后，由由于于应应变变效效应应，其电阻也将发生变化。其电阻也将发生变化。由由上上式式可可知知，金金属属丝丝电电阻阻变变化化的的大大小小与与其其几几何何尺尺寸寸和和电电阻阻率率的的变变化化有有关关。当当金金属属丝丝的的长长度度伸伸长长l，面面积积缩缩小小A，电阻率的变化为，电阻率的变化为。14第14页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量15第15页，共75页，编辑

10、于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量其中，其中，l/l为金属丝的轴向应变，即：为金属丝的轴向应变，即：D很小，D20，16第16页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量式中，式中，金属丝的轴向应变；金属丝的轴向应变；金属材料的泊松比。金属材料的泊松比。令令 17第17页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量则：则：k0单根金属丝的灵敏系数；根据实验得知：单根金属丝的灵敏系数；根据实验得知：大多数大多数金属的金属的k0是一个常数是一个常数，其值随材料不同而异。可见，其值随材料不同

11、而异。可见，金属丝在产生应变效应时，金属丝在产生应变效应时，应变与电阻变化率应变与电阻变化率R/R是是成线性关系的成线性关系的。“与与R/R成线性关系成线性关系。”这是实验与测试技术的这是实验与测试技术的一个重要前提。一个重要前提。18第18页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量n对于应变片有对于应变片有式中，式中，k应变片的灵敏系数，应变片的灵敏系数，由实验求由实验求 得得。试件的应变，是无量纲的量。常用微应变表示试件的应变，是无量纲的量。常用微应变表示“”1微应变相当于长度为微应变相当于长度为1米的试件其变形为米的试件其变形为1微微米时的相对变

12、形量。米时的相对变形量。1=10-619第19页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量20第20页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量n2.应变片的工作特性应变片的工作特性1）应变片的灵敏系数）应变片的灵敏系数k：为了表示应变片的电阻变化与试件应变之间的关为了表示应变片的电阻变化与试件应变之间的关系，在系，在R/R=k中引入了应变片灵敏系数中引入了应变片灵敏系数k，由，由于影响应变片于影响应变片k值的因素很复杂，故目前无法用理值的因素很复杂，故目前无法用理论方法推导得出，而只能用实验来测得。论方法推导得出

13、，而只能用实验来测得。由四步来完成。由四步来完成。21第21页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量第一步：第一步：规定统一测定条件规定统一测定条件。试件材料的泊松比为试件材料的泊松比为0=0.285；沿应变片纵轴线方向沿应变片纵轴线方向单向应力单向应力作用。作用。第第二二步步：将将应应变变片片的的电电阻阻变变化化率率与与试试件件表表面面上上的的应应变变片片粘粘贴贴区区域域内的轴向应变之比作为应变片的灵敏系数内的轴向应变之比作为应变片的灵敏系数k；即；即:第三步：第三步：测取应变片测取应变片k值的装置（纯弯梁或等强度梁），值的装置（纯弯梁或等强度梁）

14、，22第22页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量第四步：测取第四步：测取k值的方法。值的方法。将应变片贴在专用装置上，并加载；将应变片贴在专用装置上，并加载；用仪器测出应变片的电阻变化；用仪器测出应变片的电阻变化；梁的应变值用仪器测得或计算得出；梁的应变值用仪器测得或计算得出；计算得到计算得到k值。值。由由于于每每只只应应变变片片只只能能使使用用一一次次，无无法法逐逐只只预预先先测测取取，所所以以对对每每批批应应变变片片抽抽样样测测取取k值值，并并取取其其平平均均值值，确确定定其其标标准准差差。K值值误误差差的的大大小小作作为为衡衡量量应应变片质

15、量的重要标志变片质量的重要标志。23第23页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量n2）应变片的温度特性）应变片的温度特性 粘贴在试件上的应变片，当环境温度发生变化时，粘贴在试件上的应变片，当环境温度发生变化时，（设此时试件未受外力作用，并且可以自由伸缩）（设此时试件未受外力作用，并且可以自由伸缩），其电阻也将随着发生变化。如果此时应变片接，其电阻也将随着发生变化。如果此时应变片接入应变仪，将会有应变输出。这种现象如何定义入应变仪，将会有应变输出。这种现象如何定义？（1）定定义义：由由于于温温度度变变化化引引起起的的应应变变输输出出称称为为热热输输出

16、出。24第24页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量（2）引起热输出的原因：）引起热输出的原因：有两个方面有两个方面 当当温温度度变变化化时时，应应变变片片敏敏感感元元件件材材料料的的电电阻阻值值将将随温度的变化而变化。随温度的变化而变化。当当温温度度变变化化时时，应应变变片片与与试试件件材材料料均均产产生生线线膨膨胀胀；如如果果应应变变片片敏敏感感元元件件材材料料与与试试件件材材料料的的线线膨膨胀胀系系数数不不同同，它它们们的的伸伸缩缩量量也也将将不不同同。但但应应变变片片已已经经贴贴牢牢在在试试件件上上，不不能能自自由由伸伸缩缩，只只能能跟跟试

17、试件件一一起起变变形形，从从而而使使应应变变片片敏敏感感元元件件产产生生附附加加应应变变，并并引引起起电电阻阻变化。变化。25第25页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量（3）温度补偿的方法：）温度补偿的方法：n 桥路补偿法桥路补偿法；n 使用温度自补偿应变片使用温度自补偿应变片26第26页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量n3.半导体电阻应变片半导体电阻应变片n压阻效应：压阻效应：半导体单晶材料在沿某一方向受到外力半导体单晶材料在沿某一方向受到外力作用时，电阻率会发生相应变化的现象称为压阻作用时，电

18、阻率会发生相应变化的现象称为压阻效应。效应。27第27页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量半导体应变片灵敏度为：半导体应变片灵敏度为：28第28页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量n金属丝电阻应变片与半导体应变片的主要区金属丝电阻应变片与半导体应变片的主要区别在于：别在于：前者利用导体形变引起电阻的变化，前者利用导体形变引起电阻的变化，后者利用半导体电阻率变化引起电阻的变化后者利用半导体电阻率变化引起电阻的变化。29第29页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力

19、的测量n5.3 应变片的测量电路应变片的测量电路 n在使用应变片测量应变时，必须有适当的方法检在使用应变片测量应变时，必须有适当的方法检测其阻值的微小变化。为此，一般是把应变片接测其阻值的微小变化。为此，一般是把应变片接入某种电路，让它的电阻变化对电路进行某种控入某种电路，让它的电阻变化对电路进行某种控制，使电路输出一个能模拟这个电阻变化的电信制，使电路输出一个能模拟这个电阻变化的电信号，之后，只要对这个电信号进行相应的处理号，之后，只要对这个电信号进行相应的处理（滤波、放大、调制解调等）就行了。（滤波、放大、调制解调等）就行了。30第30页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应

20、变、应力的测量应变、应力的测量n常规电阻应变测量使用的应变仪，它的常规电阻应变测量使用的应变仪，它的输入回路叫做输入回路叫做应变电桥应变电桥 n 应应变变电电桥桥：以以应应变变片片作作为为其其构构成成部部分分的电桥。的电桥。n 应应变变电电桥桥的的作作用用：能能把把应应变变片片阻阻值值的的微小变化转换成输出电压的变化。微小变化转换成输出电压的变化。31第31页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量n电桥：电桥：将电阻、将电阻、电感、电容等参电感、电容等参量的变化转换为量的变化转换为电压或电流输出电压或电流输出的一种测量电路的一种测量电路。n典型直流电

21、桥典型直流电桥ABCDER1R2R3R4u032第32页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量n如图所示，设输入电压恒定，因为如图所示，设输入电压恒定，因为B B、D D间开路，故电流：间开路，故电流：电阻电阻R1，R4上的压降分别为：上的压降分别为：33第33页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量n因为因为34第34页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量记为：记为：当当u=0时，表示电桥处于平衡，可得时，表示电桥处于平衡，可得R1R3=R2 R4，R1R3=

22、R2 R4是直流电桥的平衡条件。是直流电桥的平衡条件。35第35页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量n如果原处于平衡的电桥，各臂阻值分别有变化：如果原处于平衡的电桥，各臂阻值分别有变化：R1，R2，R3，R4则电桥的输出电压为则电桥的输出电压为:令令R2/R1=r，忽略，忽略R/R的二次项，将平衡条件的二次项，将平衡条件R1R3=R2R4考虑进去，对上式整理后可得考虑进去，对上式整理后可得36第36页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量37第37页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变

23、、应力的测量应变、应力的测量n常用电桥连接方法有三种三种：（1）单臂半桥接法：）单臂半桥接法：R R1 1作为应变片作为应变片（2）半桥接法：）半桥接法：R R1 1、R R2 2作为应变片作为应变片（3）全桥接法：）全桥接法：R R1 1、R R2 2、R R3 3、R R4 4均为应变片均为应变片 n为了简化桥路，设计时往往取相邻桥臂电阻相等。为了简化桥路，设计时往往取相邻桥臂电阻相等。R1=R2=R R3=R4=R”而而RR”r=138第38页，共75页，编辑于2022年，星期六单臂单臂 半桥半桥全桥全桥39第39页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、

24、应力的测量n无无论论哪哪种种电电桥桥方方案案，均均满满足足平平衡衡条条件件，且且r=140第40页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量n此此式式即即为为电电桥桥输输入入电电压压恒恒定定时时，输输出出电电压与桥臂电阻变化率之间的关系压与桥臂电阻变化率之间的关系。n构构件件受受力力后后，应应变变电电桥桥将将依依此此关关系系把把应应变变片片的的阻阻值值变变化化转转换换为为其其输输出出电电压压的的变变化。我们自然希望这种关系是线性的。化。我们自然希望这种关系是线性的。41第41页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的

25、测量42第42页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量令：令：u=u1u243第43页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量nu2=-Cu1 （非线性部分）（非线性部分）n若略去若略去u2，则引入非线性误差，此相对误差，则引入非线性误差，此相对误差为：为：44第44页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量n式中电阻值的增量可正可负。考虑到测量应变的式中电阻值的增量可正可负。考虑到测量应变的正负，根据电桥的性质，在构件上布置应变片时，正负，根据电桥的性质，在构件上布

26、置应变片时，一般是力图使一般是力图使应变电桥相邻桥臂的电阻变化异号，应变电桥相邻桥臂的电阻变化异号，相对桥臂的电阻变化同号。相对桥臂的电阻变化同号。这样上式中各项相抵，这样上式中各项相抵，使使e很小而很小而u1很大。很大。45第45页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量n考虑最坏的情况，只有一个桥臂（如考虑最坏的情况，只有一个桥臂（如R1）接）接入应变片，而其他三臂阻值不变，此时的非入应变片，而其他三臂阻值不变，此时的非线性误差为：线性误差为：R10，R2=0，R3=0，R4=0若应变片灵敏系数若应变片灵敏系数K近似于近似于2，则，则1。这表明略去

27、电桥输出电。这表明略去电桥输出电压中的非线性部分所引起的相对误差值与被测应变值大小相当。压中的非线性部分所引起的相对误差值与被测应变值大小相当。如设如设1=5000 则则 e=500010-6=0.5%46第46页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量n可可见见，在在一一般般应应变变范范围围内内分分析析应应变变电电桥桥的的输输出电压时，只取其线性部分是足够精确的。出电压时，只取其线性部分是足够精确的。n 这这样样在在允允许许的的非非线线性性误误差差范范围围内内，得得到到一一个线性关系式，即：个线性关系式，即：47第47页，共75页，编辑于2022年，

28、星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量若在各臂接入相同的应变片，则：若在各臂接入相同的应变片，则：48第48页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量n(1)应变电桥的输出电压与相邻两臂的电应变电桥的输出电压与相邻两臂的电阻变化率之差，或相对两臂电阻变化率阻变化率之差，或相对两臂电阻变化率之和成正比。之和成正比。n(2)如如果果相相邻邻两两臂臂的的电电阻阻变变化化率率大大小小相相等等，符符号号相相同同；或或相相对对两两臂臂的的电电阻阻变变化化率率大大小小相相等等，符符号号相相反反，则则电电桥桥不不会会改改变变其其平衡状态。平衡状态。49第

29、49页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量n5.4 应变测量应变测量n1.杆件在单一变形时的应变测量杆件在单一变形时的应变测量n如图所示受拉构件，测量其拉（压）应变时，有多种如图所示受拉构件，测量其拉（压）应变时，有多种方案，下面介绍两种。方案，下面介绍两种。50第50页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量n方案1 R1P R2R2R1CAB51第51页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量n工工作作片片R1的的电电阻阻变变化化包包括括由由拉拉力力P造造成成的

30、，因温度效应而致的两部分，即：的，因温度效应而致的两部分，即：n补补偿偿片片R2的的阻阻值值将将仅仅因因温温度度效效应应而而致致，即：即：52第52页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量n接成半桥（接成半桥（R3，R4为仪器上的固定电阻），为仪器上的固定电阻），则电桥的输出电压将为：则电桥的输出电压将为：如果工作片和补偿片取自同一批，补偿试件与如果工作片和补偿片取自同一批，补偿试件与被测试件材料相同，且处于相同的温度场中，被测试件材料相同，且处于相同的温度场中，则：则：53第53页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应

31、变、应力的测量n（2）方案二（如图所示）方案二（如图所示）R1 R2 PPR2R1CAB将补偿片也贴到构件上，紧靠工作片将补偿片也贴到构件上，紧靠工作片R1并与其垂直，电桥并与其垂直，电桥接法与上同：接法与上同：R1工作片，工作片，R2补偿片（感受机械应变）补偿片（感受机械应变）。54第54页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量55第55页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量56第56页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量R2R1R4R3R2(R4)R1(R

32、3)57第57页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量58第58页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量59第59页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量PPR1R3R2R460第60页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量61第61页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量62第62页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量n5.5 滤

33、波器滤波器n5.5.1 滤波器基本概念滤波器基本概念n1.定义定义：指让信号中的有效成分通过而将其中不需指让信号中的有效成分通过而将其中不需要的成分抑制或衰减掉的一种过程。要的成分抑制或衰减掉的一种过程。n滤波器的定义滤波器的定义：指让信号中的有效成分通过而将指让信号中的有效成分通过而将其中不需要的成分抑制或衰减掉的装置。其中不需要的成分抑制或衰减掉的装置。63第63页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量n2、作用：、作用：选频作用选频作用 进行频谱分析进行频谱分析n 滤除干扰噪声滤除干扰噪声n3、分类、分类n n 低通滤波器低通滤波器n按选频作用

34、分按选频作用分 高通滤波器高通滤波器n 带通滤波器带通滤波器 n 带阻滤波器带阻滤波器64第64页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量65第65页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量n n RC谐振滤波器n按构成元件类型分 LC谐振滤波器n 晶体谐振滤波器n按构成电路性质分 有源滤波器n 无源滤波器n按所处理的信号信号分 模拟滤波器n 数字滤波器66第66页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量67第67页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变

35、、应力的测量应变、应力的测量n5.5.2 理想滤波器理想滤波器n1.定义：定义：滤波器的频率响应滤波器的频率响应H(f)满足条件满足条件则称为理想滤波器。则称为理想滤波器。68第68页，共75页，编辑于2022年，星期六理想滤波器的理想滤波器的物理不可实现物理不可实现 理理想想滤滤波波器器在在时时域域内内的的脉脉冲冲响响应应函函数数 h h（t t）为为 sincsinc函函数。脉冲响应的波形沿横坐标左、右无限延伸。数。脉冲响应的波形沿横坐标左、右无限延伸。给理想滤波器一个脉冲激励，在给理想滤波器一个脉冲激励，在t=0t=0时刻单位脉冲输入滤波器之前，时刻单位脉冲输入滤波器之前，滤波器就已经有

36、响应了。故物理不可实现。滤波器就已经有响应了。故物理不可实现。fcH(f)69第69页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量n5.5.3 实际滤波器实际滤波器n1.实际滤波器的特征参数实际滤波器的特征参数n（1）截止频率：）截止频率：n指幅频特性值等于指幅频特性值等于n 时所对应时所对应n的频率点。的频率点。0ffc1fc2dBQ=W0/BA070第70页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量n（2）带宽带宽B和品质因数和品质因数Q值值n上下两截止频率之间的频率范围称为滤波器带宽。上下两截止频率之间的频率范

37、围称为滤波器带宽。B=fc1-fc2n中心频率中心频率 f0和带宽和带宽B之比称为滤波器的品质因数之比称为滤波器的品质因数Q。n（3）纹波幅度：）纹波幅度：绕幅频特性均值绕幅频特性均值A0波动值。波动值。n（4）倍频程选择性）倍频程选择性 n 指在上截止频率指在上截止频率fc2与与2fc2之间幅频特性的衰减之间幅频特性的衰减值，即频率变化一个倍频程时的衰减量。以值，即频率变化一个倍频程时的衰减量。以dB表示。显然，衰减越快，选择性越好。表示。显然，衰减越快，选择性越好。71第71页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量n（5）滤波器因素（）滤波器因素（）：滤波器幅频特性的）：滤波器幅频特性的-60dB带宽带宽与与-3dB带宽的比。带宽的比。n对理想滤波器对理想滤波器=1，对普通滤波器，对普通滤波器一般为一般为15。72第72页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量73第73页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量74第74页，共75页，编辑于2022年，星期六第五章第五章 应变、应力的测量应变、应力的测量75第75页，共75页，编辑于2022年，星期六