压力传感器(大学物理).doc

1. 了解应变压力传感器的组成、结构及工作参数。
2. 了解非电量的转换及测量方法——电桥法。
3. 掌握非平衡电桥的测量技术。
4. 掌握应变压力传感器灵敏度及物体重量的测量。
5. 了解多个应变压力传感器的线性组成、调整与定标。
二、实验原理
压力传感器是把一种非电量转换成电信号的传感器。弹性体在压力(重量)作用下产生形变(应变),导致(按电桥方式联接)粘贴于弹性体中的应变片,产生电阻变化的过程。
压力传感器的主要指标是它的最大载重(压力)、灵敏度、输出输入电阻值、工作电压(激励电压)(VIN)、输出电压(VOUT)范围。
压力传感器是由特殊工艺材料制成的弹性体、电阻应变片、温度补偿电路组成;并采用非平衡电桥方式联接,最后密封在弹性体中。
弹性体:
一般由合金材料冶炼制成,加工成S型、长条形、圆柱型等。为了产生一定弹性,挖空或部分挖空其内部。
电阻应变片:
金属导体的电阻R与其电阻率ρ、长度L、截面A的大小有关。
(1)
导体在承受机械形变过程中,电阻率、长度、截面都要发生变化,从而导致其电阻变化。
(2)
这样就把所承爱的应力转变成应变,进而转换成电阻的变化。因此电阻应变片能将弹性体上应力的变化转换为电阻的变化。
电阻应变片的结构:电阻应变片一般由基底片、敏感栅、引线及履盖片用粘合剂粘合而成。
电阻应变片的结构如图1所示:
1-敏感栅(金属电阻丝) 2-基底片 3-覆盖层 4-引出线
图1 电阻丝应变片结构示意图

敏感栅:是感应弹性应变的敏感部分。~,它实际上是一个电阻元件,。b×l称为应变片的使用面积(应变片工作宽度,应变片标距(工作基长)l),应变片的规格一般以使用面积和电阻值来表示,如3×10平方毫米,350欧姆。
基底片:,~,使它能与试件及敏感栅牢固地粘结在一起,另外它还具有良好的绝缘性、、胶膜和玻璃纤维布等。
引出线的作用是将敏感栅电阻元件与测量电路相连接,-,并与敏感栅两输出端相焊接,覆盖片起保护作用.
   粘合剂:将应变片用粘合剂牢固地粘贴在被测试件的表面上,随着试件受力形变应变片的敏感栅也获得同样的形变,从而使其电阻随之发生变化,通过测量电阻值的变化可反映出外力作用的大小.
图2 压力传感器
压力传感器:是将四片电阻片分别粘贴在弹性平行粱A的上下两表面适当的位置,、R2、R3、R4是四片电阻片,粱的一端固定,另一端自由用于加载荷(如外力F)。
弹性梁受载荷作用而弯曲,梁的上表面受拉,电阻片R1、R3亦受拉伸作用电阻增大,梁的下表面受压,R2、R4电阻减小。这样外力的作用通过梁的形变而使四个电阻值发生变化,这就是压力传感器。
应变片可以把应变的变化转换为电阻的变化,为了显示和记录应变的大小,还需把电阻的变化再转换为电压或电流的变化。最常用的测量电路为电桥电路。
三、实验仪器

四、预****要求
1. 了解压力传感器的组成、结构及工作参数
2. 了解电桥的相关知