電阻應(yīng)變計(jì)式傳感器(已修改)
2025-05-12 05:27 本頁(yè)面
【正文】 第 2章 電阻應(yīng)變計(jì)式傳感器 電阻應(yīng)變計(jì)的應(yīng)用 第 2章 電阻應(yīng)變計(jì)式傳感器 電阻應(yīng)變計(jì)的主要特性 測(cè)量電路 電阻應(yīng)變計(jì)式傳感器 電阻應(yīng)變計(jì)的溫度效應(yīng)及其補(bǔ)償 電阻應(yīng)變計(jì)的基本原理與結(jié)構(gòu) 第 2章 電阻應(yīng)變式傳感器 (Resistive Strain Gauge Sensors) 一、導(dǎo)電材料的應(yīng)變電阻效應(yīng) 電阻應(yīng)變片的工作原理是基于 應(yīng)變效應(yīng) ，即導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外界力的作用下產(chǎn)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值發(fā)生變化， 這種現(xiàn)象稱為 “ 應(yīng)變效應(yīng) ” 。 如圖 2 1所示，一根長(zhǎng) ，截面積為 A的金屬電阻絲，在其未受力時(shí)，原始電阻值為： （ 21） lAlR ??第 2章 電阻應(yīng)變式傳感器 (Resistive Strain Gauge Sensors) ??dAdAldlRdR ??? （ 22） 當(dāng)電阻絲受到拉力 F作用時(shí)， 將伸長(zhǎng) dl，橫截面積相應(yīng)減小 dA，電阻率因材料晶格發(fā)生變形等因素影響而改變了 dρ，從而引起電阻值相對(duì)變化量為： 圖 導(dǎo)體受拉伸后的參數(shù)變化 第 2章 電阻應(yīng)變式傳感器 (Resistive Strain Gauge Sensors) 式中 dl/l= ε—— 材料 的軸向線應(yīng)變，常用單位με(1με=1 106mm/mm)。 dA/A——圓形電阻絲的截面積相對(duì)變化量，設(shè) r為電阻絲的半徑，微分后可得 dA=2πr dr，則 ： 其中 r—— 導(dǎo)體的半徑，受拉時(shí) r縮?。? μ —— 導(dǎo)體材料的泊松比。 ??22 ???rdrAdA第 2章 電阻應(yīng)變式傳感器 (Resistive Strain Gauge Sensors) 可得： 通常把單位應(yīng)變能引起的電阻值變化稱為電阻絲的靈敏系數(shù)。 其物理意義是單位應(yīng)變所引起的電阻相對(duì)變化量，其表達(dá)式為 ： ???? dRdR ??? )21( （ 23） ?????dRdRK ???? 21（ 24） 第 2章 電阻應(yīng)變式傳感器 (Resistive Strain Gauge Sensors) 靈敏系數(shù) K受兩個(gè)因素影響：材料幾何尺寸的變化， 即 1+2μ；材料的電阻率發(fā)生的變化， 即（ dρ/ρ） /ε。大量實(shí)驗(yàn)證明，在電阻絲拉伸極限內(nèi)， 電阻的相對(duì)變化與應(yīng)變成正比，即 K為常數(shù)。 對(duì)金屬材料來(lái)說(shuō)，電阻絲靈敏度系數(shù)表達(dá)式中1+2μ的值要比 (dρ/ρ)/ε大得多， 顯然，金屬絲材的應(yīng)變電阻效應(yīng)以結(jié)構(gòu)尺寸變化為主。金屬材料的電阻相對(duì)變化與其線應(yīng)變成正比。這就是金屬材料的應(yīng)變電阻效應(yīng)。對(duì)金屬或合金 , 一般 Km=～ 。 而半導(dǎo)體材料的 (dρ/ρ)/ε項(xiàng)的值比 1+2μ大得多。 第 2章 電阻應(yīng)變式傳感器 (Resistive Strain Gauge Sensors) 壓阻效應(yīng)是指半導(dǎo)體材料，當(dāng)某一軸向受外力作用時(shí)， 其電阻率 ρ發(fā)生變化的現(xiàn)象。 式中： π——半導(dǎo)體材料的壓阻系數(shù) 。σ——半導(dǎo)體材料的所受應(yīng)變力 。 E——半導(dǎo)體材料的彈性模量 。ε——半導(dǎo)體材料的應(yīng)變。 ?????? ????? Ed（ 25） 第 2章 電阻應(yīng)變式傳感器 (Resistive Strain Gauge Sensors) 則： 由于 πE(1+2μ )，因此半導(dǎo)體絲材的Ks≈ πE。可見(jiàn)，半導(dǎo)體材料的應(yīng)變電阻效應(yīng)主要基于 壓阻效應(yīng) 。通常 Ks=(50～ 80)Km。 ??? )21( ERdR ???（ 26） 第 2章 電阻應(yīng)變式傳感器 (Resistive Strain Gauge Sensors) 二、電阻應(yīng)變計(jì)的結(jié)構(gòu)與類型 結(jié)構(gòu)： 圖 (a)絲式 (b)箔式 (c)半導(dǎo)體 1— 敏感柵 2— 基底 3— 引線 4— 蓋層 5— 粘結(jié)劑 6— 電極 第 2章 電阻應(yīng)變式傳感器 (Resistive Strain Gauge Sensors) 二、電阻應(yīng)變計(jì)的結(jié)構(gòu)與類型 結(jié)構(gòu)： (1)敏感柵 ——實(shí)現(xiàn)應(yīng)變 電阻轉(zhuǎn)換的敏感元件。 通常由直徑為 ～ ，或用金屬箔腐蝕成柵狀。 (2)基底 ——為保持敏感柵固定的形狀、尺寸和位置，通常用粘結(jié)劑將其固結(jié)在紙質(zhì)或膠質(zhì)的基底上?；妆仨毢鼙。话?
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