【正文】 差 （一）溫度誤差 敏感柵電阻隨溫度變化引起的誤差。 山東理工大學機械學院 第二章 電阻式傳感器 （二）電橋的非線性誤差 式 2－ 6的實際表達式如下： 則非線性誤差為： 山東理工大學機械學院 第二章 電阻式傳感器 對于對稱電橋， n=1，則非線性誤差為 略去高階量，得 （ 2－ 10） 山東理工大學機械學院 第二章 電阻式傳感器 結論： ? 非線性誤差 γ L與 Δ R1/R1成正比； ? 對金屬電阻絲應變片，因為 Δ R非常小，電橋非線性誤差可以忽略； ? 對半導體應變片，因為靈敏度比金屬絲式大得多，受應變時 Δ R很大，非線性誤差將不可忽略。電橋的輸出式為： 山東理工大學機械學院 第二章 電阻式傳感器 應變片工作，電阻變化 ΔR ，不平衡電壓輸出值： 設橋臂比 n＝ R2/R1,由于電橋初始平衡時有 R2/R1＝ R4/R3，略去分母中的 ΔR 1/R1。 山東理工大學機械學院 第二章 電阻式傳感器 ?應變波波幅計算： （ 1） 設應變的變化規(guī)律為 ε=ε 0sin2πft ， 應變在試件中軸向 (沿柵軸方向 )傳播；有 x＝ vt， v＝ λf ，所以 t＝ x/λf ，代入應變表達式，則應變?yōu)? ε=ε 0sin(2πx/λ) （ 2） 圖示為應變波與應變片在波最大幅值的瞬時情況，應變片兩端點坐標分別為： ， , 山東理工大學機械學院 第二章 電阻式傳感器 （ 3） 平均應變的最大值為： （ 4） 應變波幅測量的相對誤差為： ????????????????llxxlxxdxxxxps i n)2c o s2( c o s2)2s i n (012012021???????1s i n00 ????????????llp山東理工大學機械學院 第二章 電阻式傳感器 （ 5） 結論： ? 測量誤差 γ 與應變波長對基長的相對比值 λ/l 有關，其關系曲線見圖 2－ 7（ b），一般可取 λ/l ＝ 10～ 20，其誤差 γ 小于 ～ ％。 山東理工大學機械學院 第二章 電阻式傳感器 絕緣電阻： 是 指應變片的引線與被測試件之間的電阻值。 山東理工大學機械學院 第二章 電阻式傳感器 疲勞壽命： 對于已安裝好的應變片，在 恒定幅值的交變力作用 下，可以連續(xù)工作而不產生疲勞損壞的循環(huán)次數(shù) N稱為應變片的疲勞壽命。 減小措施： 選用合適的粘合劑；在新安裝應變片后，做三次以上的加卸載循環(huán)后再正式測量。而在圓弧的其它各段上，其軸向感受的應變由 +ε x 變化到 ε y。清洗使之無油污、氧化層、銹斑等； （ 3）定位劃線； （ 4）粘貼應變片，并壓合，使粘合劑的厚度盡量減薄； （ 5）粘合劑固化處理； （ 6）引線的焊接處固定以及防護與屏蔽處理等。 4. 蠕變、機械滯后小，疲勞壽命長。 山東理工大學機械學院 第二章 電阻式傳感器 ?短接式： – 兩端用直徑比柵絲直徑 粗 5～ 10倍的鍍銀絲 短接而成，有效克服了橫向效應。 ? 適應性強。 應變 ε(ε=?/E) → ΔR 擴展應用： 通過 彈性敏感元件 的作用，可以將應變片測應變的應用擴展到能 引起彈性元件產生應變的各種非電量的測量 ，如位移、力、力矩、壓力等物理量，從而構成各種電阻應變式傳感器。 ? ?12RlRl ?? ?? ? ?? ? ?0//12RRk ???????? ? ? ?令： （ 2－ 3） 山東理工大學機械學院 第二章 電阻式傳感器 ★ 應變片的基本結構及測量原理 絲繞式應變片結構： ? 合金電阻絲（ φ ）繞成敏感柵； ? 敏感柵粘貼在絕緣的基底 1 ； ? 電阻絲的兩端焊接引出線 4； ? 敏感柵上面粘貼有保護用的覆蓋層 3。 ? 主要優(yōu)點 ：結構簡單，性能穩(wěn)定，靈敏度較高，有的可用于動態(tài)測量。 ? 被測參數(shù) ：力、壓力、 應變 、加速度等。 通常金屬絲的靈敏系數(shù) k0=2左右。 ? 應用轉換電路和儀器測出 ΔR ，根據式（ 23），可得彈性試件的應變值 ε 。變形范圍可從 1％～ 2％至 20％。但因彎曲部的變形使其 橫向效應較大 。 3. 橫向效應可以忽略。 山東理工大學機械學院 第二章 電阻式傳感器 粘貼工藝 （ 1）應變片的檢查和阻值檢查； （ 2）試件表面處理，為了使應變片牢固地粘貼在試件表面上，必須將要貼片處的表面部分打磨，使之平整光潔。 ? 直線段 ：金屬絲只感受沿軸向拉應變 ε x，電阻值將增加； ? 圓弧段 ：沿各微段軸向（即微段圓弧的切向）的應變卻并非是 ε x，因此與直線段上同樣長度的微段所產生的電阻變化就不相同，最明顯的在 θ =л /2處微圓弧段上，按泊松關系，在垂直方向上產生負的壓應度 ε y，因此該段的電阻是減小的。 山東理工大學機械學院 第二章 電阻式傳感器 機械滯后產生的原因： 敏感柵、基底和粘合劑在承受機械應變后所留下的殘余變形所造成的。 山東理工大學機械學院 第二章 電阻式傳感器 應變極限和疲勞壽命 應變極限 ：是指在一定溫度下，應變片的指示應變 ε i對測試值的真實應變 ε g的相對誤差不超過規(guī)定范圍（一般為 10％）時的最大真實應變值 ε j。對于導熱性能差的試件，例如塑料、陶瓷、玻璃等，工作電流要取小些。 ? 應變片反映的是 應變片敏感柵長度各相應點應變量的平均值 。 不平衡直流電橋的工作原理及靈敏度 當電橋后面接放大器時，可以把電橋輸出端看成開路，見圖 2－9(b)。 ?直流電橋的優(yōu)點是高穩(wěn)定度直流電源易于獲得，電橋調節(jié)平衡電路簡單，傳感器及測量電路分布參數(shù)影響小，在測量中常用直流電橋。實際上，由于應變片粘貼、引線等引起初始阻抗的不相等，為此，一般要設置 預調平衡線路 ，如圖 2－ 13(a)所示。 山東理工大學機械學院 第二章 電阻式傳感器 ?組合式自補償 方式一 ： 兩種敏感絲的電阻溫度系數(shù)符號不同 ,圖 2－ 15； 方式二 ： 兩種敏感絲的電阻溫度系數(shù)符號相同，引出后接于相鄰橋臂。應變片粘貼在彈性體外壁應力均勻的中間部分，并均勻對稱地粘貼多片。 ? 等截面梁： 其特點為結構簡單，易加工，靈敏度高。 – 應變片（ 8片）的貼法和連接電橋如圖所示。圖 2－ 24(c)是沒有端部的形式，則 R1和 R2垂直粘貼， R2作溫度補償用。它主要用于測量 壓力、加速度和載荷 參數(shù)。 山東理工大學機械學院 第二章 電阻式傳感器 ? 壓阻式傳感器一般 擴散四個電阻 ，并接入電橋。這樣，當溫度變化時，可減小 B、 D點之間的電位差，以達到補償?shù)哪康摹? 山東理工大學機械學院 第二章 電阻式傳感器 半導體應變片的靈敏系數(shù)近似為 。在被測壓力 p作用下，膜片產生應力和應變。 山東理工大學機械學院 第二章 電阻式傳感器 山東理工大學機械學院 第二章 電阻式傳感器 山東理工大學機械學院 第二章 電阻式傳感器 山東理工大學機械學院 第二章 電阻式傳感器