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应变式传感器 工作原理 金属应变片的主要特性 测量电路 应变式传感器应用 工作原理 :当金属丝在外力作用下发生机械变形时其电阻值将发生变化 A lR?=FΔl、Δ A 、ΔρΔR ???dA ldA A ldlA dR??? 2电阻的灵敏系数?????????A Al lR R 对于半径为 r的圆导体, A=πr 2,ΔA/A =2 Δr/r 又由材料力学可知,在弹性范围内, ?????????E rrll????????/,/,/???)21(E R R????ε为导体的纵向应变,其数值一般很小,常以微应变度量; μ为电阻丝材料的泊松比, 一般金属μ=~ ; λ为压阻系数,与材质有关; σ为应力值; E为材料的弹性模量; 金属电阻的灵敏系数?????/21 0?????? RRk?21????/? 0k材料的几何尺寸变化引起的材料的电阻率ρ随应变引起的(压阻效应) 金属材料:k 0以前者为主,则 k 0≈ 1+2 μ= ~ 半导体: k 0值主要是由电阻率相对变化所决定? 0kR R ??? 2. 应变片的基本结构与种类敏感栅直径为 左右的合金电阻丝丝绕式基底绝缘覆盖层保护位移、力、力矩、加速度、压力弹性敏感元件应变外力作用被测对象表面产生微小机械变形应变片敏感栅随同变形电阻值发生相应变化应变片应变片的类型和材料?金属丝式?金属箔式?金属薄膜式回线式短接式金属丝式应变片金属电阻丝应变片的基本结构 1-基片; 2-电阻丝; 3-覆盖层; 4-引出线金属电阻应变片,材料电阻率随应变产生的变化很小,可忽略??? 0)21(K R R????应变片电阻的相对变化与应变片纵向应变成正比, 并且对同一电阻材料, K 0 =1+2 μ是常数。其灵敏度系数多在 ~ 之间。金属箔式应变片?在绝缘基底上,将厚度为 ~ 电阻箔材,利用照相制板或光刻腐蚀的方法,制成适用于各种需要的形状箔式应变片优点: (1)尺寸准确,线条均匀,适应不同的测量要求, (2)可制成多种复杂形状尺寸准确的敏感栅(3)与被测试件接触面积大,粘结性能好。散热条件好,允许电流大,灵敏度提高。(4)横向效应可以忽略。(5)蠕变、机械滞后小,疲劳寿命长。缺点: 电阻值的分散性大阻值调整