第二章電阻式傳感器-預(yù)覽頁
【正文】 ????????????????第 2章 電阻式傳感器 動(dòng)態(tài)時(shí)電阻變化與輸出關(guān)系 ? ?? ? ? ?? ?? ?? ?? ?? ? ? ?? ? ? ?? ? ? ?? ?432143214321432132233232411441414433221133224411RRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRRERRRRRRRRRRRRRRRREU o??????????????????????????????????????????????????????44332211 , RRRRRRRR ????????四個(gè)橋臂電阻分別為：忽略分母中 項(xiàng)、分子中忽略 的二次交叉項(xiàng) ： R? R?? ?? ?? ? ???????? ???????????????????3322441122121432123321441RRRRRRRRRRRRERRRRRRRRRRRREU o第 2章 電阻式傳感器 電壓靈敏度 ????????????????43321111RRRRRRRREUo實(shí)際使用中是第一橋臂 R1為應(yīng)變片，當(dāng) 受應(yīng)變時(shí)，若應(yīng)變片電阻變化為 ΔR，其它橋臂固定不變，電橋輸出電壓 Uo≠0，則電橋不平衡，輸出電壓為： ))(( 4321141RRRRRRR????????????????????????????341211113411RRRRRRRRRRE第 2章 電阻式傳感器 設(shè)橋臂比 n=R2/R1， 由于 ΔR1R1， 分母中 ΔR1/R1可忽略 ， 并考慮到平衡條件 R2/R1=R4/R3， 則上式可寫為 112)1( RRnnEUo????電橋電壓靈敏度定義為 211 )1( nnERRUS oV?????實(shí)際使用中多取 4321 RRRR ???RREUo???4輸出為： 使用單一應(yīng)變片時(shí) 4ESV ?第 2章 電阻式傳感器 從上式分 析發(fā)現(xiàn)： ① 電橋電壓靈敏度正比于電橋供電電壓， 供電電壓越高， 電橋電壓靈敏度越高，但供電電壓的提高受到應(yīng)變片允許功耗的限制，所以要作適當(dāng)選擇； ② 電橋電壓靈敏度是橋臂電阻比值 n的函數(shù)，恰當(dāng)?shù)剡x擇橋臂比 n的值，保證電橋具有較高的電壓靈敏度。 第 2章 電阻式傳感器 常用的是采 用差動(dòng)電橋補(bǔ)償 在試件上安裝兩個(gè)工作應(yīng)變片，一個(gè)受拉應(yīng)變，一個(gè)受壓應(yīng)變， 接入電橋相鄰橋臂，稱為 半橋差動(dòng)電路 . R1＋ ? R1R4R3A CBEDR2－ ? R2Uo( a )R1＋ ? R1A CBEDR2－ ? R2Uo( b )R3－ ? R3R4＋ ? R4＋－＋－第 2章 電阻式傳感器 若 ΔR1=ΔR2， R1=R2=R3=R4，則得 112 RREUo??由上式可知 ， Uo與 ΔR1/R1成線性關(guān)系 ， 差動(dòng)電橋無非線性誤差 ，而且電橋電壓靈敏度 SV=E/2， 是單臂工作時(shí)的兩倍 ， 同時(shí)還具有溫度補(bǔ)償作用 。實(shí)際上應(yīng)變片的阻值受環(huán)境溫度 (包括被測(cè)試件的溫度 )影響很大。 tRRt ???????? ? ?1? ? tget ??? ??? 2相應(yīng)的電阻相對(duì)變化為 K—— 應(yīng)變片靈敏系數(shù)。 ? ? 0??? get K ???e?t? g?每一種材料的被測(cè)試件 ， 其線膨脹系數(shù) 都為確定值， 可以在有關(guān)的材料手冊(cè)中查到 。 這種應(yīng)變片的自補(bǔ)償條件要求粘貼在某種試件上的 兩段敏感柵 ， 隨溫度變化而產(chǎn)生的電阻增量大小相等 ， 符號(hào)相反 ， 即 (ΔRa) t= – (ΔRb) t 焊點(diǎn) Ra Rb ? ?? ?? ?? ?aeaabebbtaatbbbaKKRRRRRR????????????????第 2章 電阻式傳感器 ③ 電路補(bǔ)償法 如圖 ， 電橋輸出電壓與橋臂參數(shù)的關(guān)系為 式中 A—— 由橋臂電阻和電源電壓決定的常數(shù) 。 另一片貼在與被測(cè)試件材料相同的補(bǔ)償塊上 ， 圖中R2， 稱為補(bǔ)償應(yīng)變片 。 U0 R2 R4 R1 R3 E 第 2章 電阻式傳感器 當(dāng)被測(cè)試件不承受應(yīng)變時(shí) ， R1和 R2處于同一溫度場(chǎng) ， 調(diào)整電橋參數(shù) ， 可使電橋輸出電壓為零 ， 即 上式中可以選擇 R1=R2=R及 R3=R4=R′。 ? ? ? ?? ? xstxsto RKRARRRRKRRRAU ?? ????????? 3224111第 2章 電阻式傳感器 根據(jù)被測(cè)試件承受應(yīng)變的情況 ， 可以不另加專門的補(bǔ)償塊 ， 而是將補(bǔ)償片貼在被測(cè)試件上 ， 這樣既能起到溫度補(bǔ)償作用 ， 又能提高輸出的靈敏度 ， 如圖所示的貼法 。如圖所示，熱敏電阻Rt與應(yīng)變片處在相同的溫度下，當(dāng)應(yīng)變片的靈敏度隨溫度升高而下降時(shí)，熱敏電阻 Rt的阻值下降，使電橋的輸入電壓溫度升高而增加，從而提高電橋輸出電壓。 應(yīng)變式力傳感器要求有較高的靈敏度和穩(wěn)定性 ， 當(dāng)傳感器在受到側(cè)向作用力或力的作用點(diǎn)少量變化時(shí) ， 不應(yīng)對(duì)輸出有明顯的影響 。下端安裝感壓膜，感壓膜感受上面液體的壓力。 第 2章 電阻式傳感器 4. 應(yīng)變式加速度傳感器主要用于物體加速度的測(cè)量 。 為了調(diào)節(jié)振動(dòng)系統(tǒng)阻尼系數(shù) ， 在殼體內(nèi)充滿硅油 。
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