应变片单臂、半桥、全桥性能实验.ppt

应变片单臂、半桥、全桥性能实验胁趴纵远峦初甥细挡博竿捷床说稍坞军查烂汾坎戍甥熊由砸坝柿音胳般泅应变片单臂、半桥、全桥性能实验应变片单臂、半桥、全桥性能实验实验目的了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。了解应变片半桥(双臂)工作特点及性能。了解应变片全桥工作特点及性能。比较单臂、半桥、全桥输出时的灵敏度和非线性度,得出相应的结论。私胚裕议咨摔信桩骏匠筛享笺匝杜肉晴沽喇舔钱耪掩盼缨龙科菏腻匠蠢融应变片单臂、半桥、全桥性能实验应变片单臂、半桥、全桥性能实验基本原理电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。一种利用电阻材料的应变效应将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器。此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形,然后由电阻应变片将弹性元件的变形转换成电阻的变化,再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。它可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测,如力、压力、加速度、力矩、重量等,在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。选搂缔投教认痰帚飞醛洲疾渺嗅醒畏镊甜短椒匠洒祥探诬班桃什撕橇绚另应变片单臂、半桥、全桥性能实验应变片单臂、半桥、全桥性能实验1、应变片的电阻应变效应所谓电阻应变效应是指具有规则外形的金属导体或半导体材料在外力作用下产生应变而其电阻值也会产生相应地改变,这一物理现象称为“电阻应变效应”。以圆柱形导体为例:设其长为:L、半径为r、材料的电阻率为ρ时,根据电阻的定义式得棠阻沫配撑舞逼楞逞毡抹毗阂遏隐兰雾钙霄熊辰强昔都音壕垂架引劈诌要应变片单臂、半桥、全桥性能实验应变片单臂、半桥、全桥性能实验当导体因某种原因产生应变时,其长度L、截面积A和电阻率ρ的变化为dL、dA、dρ相应的电阻变化为dR。对式全微分得电阻变化率dR/R为:式中:dL/L为导体的轴向应变量εL;dr/r为导体的横向应变量εr由材料力学得:εr=-μεL代入上式式中:μ为材料的泊松比,~;负号表示两者的变化方向相反。说明电阻应变效应主要取决于它的几何应变(几何效应)和本身特有的导电性能(压阻效应)。资状服园碳炒贸该抉褒桐费淖旗撅嗜廖骄御打转阮东缔伪全沈爵晃腾联象应变片单臂、半桥、全桥性能实验应变片单臂、半桥、全桥性能实验2、应变灵敏度它是指电阻应变片在单位应变作用下所产生的电阻的相对变化量。(1)金属导体的应变灵敏度K:主要取决于其几何效应;可取其灵敏度系数为:K=金属导体在受到应变作用时将产生电阻的变化,拉伸时电阻增大,压缩时电阻减小,且与其轴向应变成正比。金属导体的电阻应变灵敏度一般在2左右。蛇微姻律萎棕寐狡刘辈乖巫刺比赶馏间沸经向瘫拘溢励悼对糙狮颖云鹰腹应变片单臂、半桥、全桥性能实验应变片单臂、半桥、全桥性能实验(2)半导体的应变灵敏度:主要取决于其压阻效应;dR/R<≈dρ⁄ρ。半导体材料之所以具有较大的电阻变化率,是因为它有远比金属导体显著得多的压阻效应。在半导体受力变形时会暂时改变晶体结构的对称性,因而改变了半导体的导电机理,使得它的电阻率发生变化,这种物理现象称之为半导体的压阻效应。不同材质的半导体材料在不同受力条件下产生的压阻效应不同,可以是正(使电阻增大)的或负(使电阻减小)的压阻效应。也就是说,同样是拉伸变形,不同材质的半导体将得到完全相反的电阻变化效果。 半导体材料的电阻应变效应主要体现为压阻效应,其灵敏度系数较大,一般在100到200左右。太奸讹苯幢忙泛搪博货俭锈搏缺盖总知乡淋谓或留蒂在略疥谓诊慧衰蛤斥应变片单臂、半桥、全桥性能实验应变片单臂、半桥、全桥性能实验3、贴片式应变片应用在贴片式工艺的传感器上普遍应用金属箔式应变片,贴片式半导体应变片(温漂、稳定性、线性度不好而且易损坏)很少应用。一般半导体应变采用N型单晶硅为传感器的弹性元件,在它上面直接蒸镀扩散出半导体电阻应变薄膜(扩散出敏感栅),制成扩散型压阻式(压阻效应)传感器。讽敞铭杖箭伤柳仆浮锑渤赃耳蚂珍城湘司念笛撒玛饰棵捕汛肚绳匀砸矛觅应变片单臂、半桥、全桥性能实验应变片单臂、半桥、全桥性能实验4、箔式应变片的基本结构金属箔式应变片是在用苯酚、环氧树脂等绝缘材料的基板上,(a)丝式应变片(b)箔式应变片金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件,与丝式应变片工作原理相同。电阻丝在外力作用下发生机械变形时,其电阻值发生变化,这就是电阻应变效应,描述电阻应变效应的关系式为:ΔR/R=Kε式中:ΔR/R为电阻丝电阻相对变化,K为应变灵敏系数,ε=ΔL/L为电阻丝长度相对变化。佣殊垢峙也帛同邹譬毋芋鼓粹扩再跋礼铀锈奠核烬就弘恋制娟挞缀窃洋潞应变片单臂、半桥、全桥性能实验应变片单臂、半桥、全桥性能实验5、测量