自動(dòng)檢測技術(shù)及儀表課程設(shè)計(jì)---電容式傳感器-文庫吧
2025-09-26 10:05 本頁面
【正文】 應(yīng)變式稱重傳感器中不可缺少的幾個(gè)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(yīng)變片 電阻應(yīng)變片是把一根電阻絲機(jī)械的分布在一塊有機(jī)材料制成的基底上，即成為一片應(yīng)變片。他的一個(gè)重要參數(shù)是靈敏系數(shù) K。 下面 介紹一下它的意義。 設(shè)有一個(gè)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(dāng)這根電阻絲未受外力作用時(shí)，它的電阻值為 R： R = ρL/S （ Ω ） （ 2— 1） 當(dāng)他的兩端受 F 力作用時(shí)，將會(huì)伸長，也就是說產(chǎn)生變形。設(shè)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(shí)驗(yàn)證明，此金屬電阻絲在變形后，電阻率也會(huì)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(dǎo)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(xué)知道 Δr/r = μΔL/L （ 2— 5） 其中，負(fù)號表示伸長時(shí)，半徑方向是縮小的。 μ 是表示材料橫向效應(yīng)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(yīng)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(guān)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(zhì)決定的一個(gè)常數(shù)，它和應(yīng)變片的形狀、尺寸大小無關(guān)，不同的材料的 K值一般在 — 之間；其次 K 值是一個(gè)無因次 量，即它沒有量綱。 在材料力學(xué)中 ΔL/L 叫 應(yīng)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(gè)有特殊形狀的 結(jié)構(gòu)件 。它的功能有兩個(gè)，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(dá)到相對靜平衡；其次，它要產(chǎn)生一個(gè)高品質(zhì)的應(yīng)變場（區(qū)），使粘貼在此區(qū)的電阻應(yīng)變片比較理想的完成應(yīng)變棗電信號的轉(zhuǎn)換任務(wù)。 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(yīng)力分布。 設(shè)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(yīng)力，但其上、下部分將會(huì)出現(xiàn)拉伸和壓縮應(yīng)力。主應(yīng)力方向一為拉神，一為壓縮，若把應(yīng)變片貼在這里，則應(yīng)變片上半部將受拉伸而阻值增加，而應(yīng)變片的下半部將受壓縮，阻值減少。下面 是 肓孔底部中心點(diǎn)的應(yīng)變表達(dá)式 ： ε = （ 3Q（ 1+μ ） /2Eb） *（ B（ H2h2）+bh2） / （
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