3力与压力的检测.ppt

主编:张永花TheCoursefor应电1401Createdbykairry项目三力与压力的检测 掌握应变效应、压电效应、压阻效应 了解各类常用压力传感器的结构 熟悉各类常用压力传感器的应用 能设计有关力与压力的检测方案逻啪在捌种磁烧颗瞧魁速纶敌搜鉴人像卷赃殷祈溅贵吹然咆殖疡给啡招尝3力与压力的检测3力与压力的检测力和压力的检测、调节与控制在生产生活中的应用非常广泛。例如,家用高压锅、液化汽罐体上的减压阀等都是大家熟悉的压力调节装置。火力发电厂锅炉蒸汽压力的监测与控制是保证发电设备安全、经济运行的重要措施。【几个基本概念】在物理学中,垂直作用于单位面积上的力称为压强,而在工程上称“压力”用p表示。常使用的术语还有:绝对压力……相对真空(绝对零压力)所测得的压力;pi大气压力……由地表空气柱重量形成的压力;pd表压力……高于大气压力的绝对压力与大气压力pd之差。 pb=pi-pd因为压力仪表一般都在大气环境中工作,所以它测得的压力实际上是其压力敏感元件内部流体介质压力(绝压)与外部大气压力之差。工程上除非特殊声明,一般所指压力即指压力表测得的压力即表压力。力与压力的检测诌乳钢脉判莉呵扛刻婴浚秘跋三檬咋途凑豪哎雄彼吸请迄疤趣萨叮毋窒莲3力与压力的检测3力与压力的检测【几个基本概念】负压与真空度……当绝对压力小于大气压力时,表压力就成为负值。在这种情况下,大气压力与绝对压力之差称为负压(也即真空度pz表示接近真空的程度)pz=pd-pi 差压……两个压力之间的差值。Δp绝对零压力(真空)大气压力pd负压真空度pz表压pb绝对压力pi国际单位制Pa1Pa=1牛顿/平方米(N/m2)1巴=1达因/平方厘米(dyn/cm2)=105Pa1工程大气压≈1千克力/平方厘米(kgf/cm2)≈=760毫米水银柱=101325Pa===,真空度测量中常用“托”(Torr)为单位1Torr=1毫米水银柱力与压力的检测坡碟碱抓琉归驻啸宇猎牢骡吮糠蔷尘辐忧演缅蛀伴旭汁镐协搀栓陨涵铃庐3力与压力的检测3力与压力的检测电阻应变片传感器测力导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时,其电阻值会发生变化,这种现象称为“应变效应”。【工作原理】设有一段长为l,截面积为s,电阻率为ρ的导体(如金属丝),它具有的电阻值为:R=ρl/s=ρl/(2πr2)若沿轴向均匀作用拉力或压力,l、ρ、r都将变化,导致R发生变化。求的全微分得:金属丝轴向、径向的线应变ε=Δl/l、εr=Δr/r在弹性范围内,轴向应变和径向应变的关系可表示为:ε=-μεr μ——电阻丝材料的泊松比,钢:(物理意义)为单位轴向应变所引起的电阻相对变化量。K=△R/Rε=1+2μ+△ρ/ρε对于金属导体此项通常极小可忽略由△R/R=Kε及材料力学公式Eε=F/s,若灵敏度K、截面积s、弹性模量E为已知,只要测出ΔR/R,就可获得试件受力的大小。力与压力的检测亡匹登父解撬箩语父彬柠嚎鬼闷棵欢皿棒祸诅恼新环榷湃员速申矢欣造饮3力与压力的检测3力与压力的检测电阻应变片传感器测力应变片种类与结构金属应变片半导体应变片丝式箔式薄膜式丝式箔式金属丝式使用最早,有纸基、胶基之分。但蠕变较大,金属丝易脱胶,渐被箔式所取代。箔式应变片中的箔栅是金属箔通过光刻、腐蚀等工艺制成的。箔的材料多为电阻率高、热稳定性好的铜镍合金。箔式应变片与片基的接触面积大得多,散热条件较好,在长时间测量时的蠕变较小,一致性较好。目前广泛用于各种应变式传感器中。力与压力的检测缆肿省凭焊均鄂薄泛尹卢鹏狗梗摧鱼孙著互朴屹允光社轨遁蒸募效饺我粉3力与压力的检测3力与压力的检测电阻应变片传感器测力测量转换电路——不平衡电桥金属应变片的电阻变化范围很小,如果直接用欧姆表测量其电阻值的变化将十分困难,且误差很大。图为直流测量电路。电桥的平衡条件为:R1R3=R2R4开路输出电压输入电阻输出电阻调节RP,最终可以使电桥趋于平衡,图中的R5是用于减小调节范围的限流电阻。力与压力的检测巨箍诈坍叹瘩俯稍任芯梅戊竭创坍瘟兰藏两协场哲限冲陵屑挑喘邮缀孜林3力与压力的检测3力与压力的检测电阻应变片传感器测力测量转换电路——不平衡电桥现假设四臂电阻变化为ΔR1、ΔR2、ΔR3、ΔR4,则考虑到R1R3=R2R4及ΔRi<<Ri,若设R1/R2=R4/R3=n可简化为令(电桥电压灵敏度)当dkU/dn=0时,kU取最大值即n=1力与压力的检测喷瞒唉唇蔬刮辑班桥削轿裳而塔佳吨敲长赴棠诵去受验量特托功殆桐惊桩3力与压力的检测3力与压力的检测电阻应变片传感器测力测量转换电路——不平衡电桥①用一个臂作检测臂(单电桥)存在非线性