自動檢測技術及儀表課程設計---電容式傳感器-文庫吧
2025-09-26 10:05 本頁面
【正文】 應變式稱重傳感器中不可缺少的幾個主要部分。下面就這三方面簡要論述稱重傳感器工作原理。 電阻應變片 電阻應變片是把一根電阻絲機械的分布在一塊有機材料制成的基底上，即成為一片應變片。他的一個重要參數(shù)是靈敏系數(shù) K。 下面 介紹一下它的意義。 設有一個金屬電阻絲，其長度為 L，橫截面是半徑為 r的 圓形，其面積記作 S，其電阻率記作 ρ ，這種材料的泊松系數(shù)是 μ 。當這根電阻絲未受外力作用時，它的電阻值為 R： R = ρL/S （ Ω ） （ 2— 1） 當他的兩端受 F 力作用時，將會伸長，也就是說產(chǎn)生變形。設其伸長ΔL ，其 橫截面積 則縮小，即它的截面圓半徑減少 Δr 。此外，還可用實驗證明，此金屬電阻絲在變形后，電阻率也會有所改變，記作 Δρ 。 對式（ 21）求全微分，即求出電阻絲伸長后，他的電阻值改變了多少。我們有： ΔR = ΔρL/S + ΔLρ/S – ΔSρL/S2 （ 2— 2） 用式（ 21）去除式（ 22）得到 ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L – ΔS/S （ 2— 3） 另外，導線的橫截面積 S = πr2 ，則 Δs = 2πr*Δr ，所以 ΔS/S = 2Δr/r （ 2— 4） 從材料力學知道 Δr/r = μΔL/L （ 2— 5） 其中，負號表示伸長時，半徑方向是縮小的。 μ 是表示材料橫向效應泊松系數(shù)。把式（ 2— 4）（ 2— 5）代入（ 23），有 ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L + 2μΔL/L =（ 1 + 2μ （ Δρ/ρ ） /（ ΔL/L ）） *ΔL/L 4 = K *ΔL/L （ 26） 其中 K = 1 + 2μ + （ Δρ/ρ ） /（ ΔL/L ） （ 27） 式（ 26））說明了電阻應變片的電阻變化率（電阻相對變化）和電阻絲伸長率（長度相對變化）之間的關系。 需要說明的是：靈敏度系數(shù) K 值的大小是由制作金屬電阻絲材料的性質決定的一個常數(shù)，它和應變片的形狀、尺寸大小無關，不同的材料的 K值一般在 — 之間；其次 K 值是一個無因次 量，即它沒有量綱。 在材料力學中 ΔL/L 叫 應變，記作 ε ，用它來表示彈性往往顯得太大，很不方便 常常把它的百萬分之一作為單位，記作 με 。這樣，式（ 26） 就 寫作： ΔR/R = Kε (2— 8) 彈性體 彈性體是一個有特殊形狀的 結構件 。它的功能有兩個，首先是它承受稱重傳感器所受的外力，對外力產(chǎn)生反作用力，達到相對靜平衡；其次，它要產(chǎn)生一個高品質的應變場（區(qū)），使粘貼在此區(qū)的電阻應變片比較理想的完成應變棗電信號的轉換任務。 以托利多公司的 SB系 列稱重傳感器的彈性體為例，來介紹一下其中的應力分布。 設有一帶有肓孔的長方體懸臂梁。 肓孔底部中心是承受純剪應力，但其上、下部分將會出現(xiàn)拉伸和壓縮應力。主應力方向一為拉神，一為壓縮，若把應變片貼在這里，則應變片上半部將受拉伸而阻值增加，而應變片的下半部將受壓縮，阻值減少。下面 是 肓孔底部中心點的應變表達式 ： ε = （ 3Q（ 1+μ ） /2Eb） *（ B（ H2h2）+bh2） / （
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