20xx自動化傳感器實驗報告二金屬箔式應(yīng)變片——半橋性能實驗(編輯修改稿)
2025-01-17 04:57 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 3。
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實驗一 金屬箔式應(yīng)變片——單臂電橋性能實驗
一、實驗?zāi)康?了解金屬箔式應(yīng)變片的應(yīng)變效應(yīng)，并掌握單臂電橋工作原理 和性能。
二、基本原理:
電阻應(yīng)變式傳感器是在彈性元件上通過特定工藝粘貼電阻應(yīng)變片來組成。 一種利用電阻材料的應(yīng)變效應(yīng)將工程結(jié)構(gòu)件的內(nèi)部變形轉(zhuǎn)換為電阻變化的傳感 器。此類傳感器主要是通過一定的機械裝置將被測量轉(zhuǎn)化成彈性元件的變形， 然后由電阻應(yīng)變片將彈性元件的變形轉(zhuǎn)換成電阻的變化，再通過測量電路將電 阻的變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流變化信號輸出。它可用于能轉(zhuǎn)化成變形的各種非電 物理量的檢測，如力、壓力、加速度、力矩、重量等，在機械加工、計量、建 筑測量等行業(yè)應(yīng)用十分廣泛。
應(yīng)變片的電阻應(yīng)變效應(yīng) 所謂電阻應(yīng)變效應(yīng)是指具有規(guī)則外形的金屬導(dǎo)體或
半導(dǎo)體材料在外力作用
下產(chǎn)生應(yīng)變而其電阻值也會產(chǎn)生相應(yīng)地改變，這一物理現(xiàn)象稱為“電阻應(yīng)變效 應(yīng)”。以圓柱形導(dǎo)體為例：設(shè)其長為：L、半徑為 r、材料的電阻率為ρ時，根據(jù)
電阻的定義式得
（1—1）
當導(dǎo)體因某種原因產(chǎn)生應(yīng)變時，其長度 L、截面積 A 和電阻率ρ的變化為 dL、
dA、dρ相應(yīng)的電阻變化為 dR。對式（1—1）全微分得電阻變化率 dR/R 為：
（1—2）
式中：dL/L 為導(dǎo)體的軸向應(yīng)變量 εL。 dr/r 為導(dǎo)體的橫向應(yīng)變量 εr
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由材料力學(xué)得： εL= μεr (1—3)
式中：μ為材料的泊松比，大多數(shù)金屬材料的泊松比為 ～ 左右；負號表 示兩者的變化方向相反。將式（1—3）代入式（1—2）得：
（1—4）
式（1—4）說明電阻應(yīng)變效應(yīng)主要取決于它的幾何應(yīng)變（幾何效應(yīng)）和本身特 有的導(dǎo)電性能（壓阻效應(yīng)）。
應(yīng)變靈敏度 它是指電阻應(yīng)變片在單位應(yīng)變作用下所產(chǎn)生的電阻的相對變化量。
(1)、金屬導(dǎo)體的應(yīng)變靈敏度 K：主要取決于其幾何效應(yīng)；可取
（1—5）
其靈敏度系數(shù)為：
K =
金屬導(dǎo)體在受到應(yīng)變作用時將產(chǎn)生電阻的變化，拉伸時電阻增大，壓縮時電阻 減小，且與其軸向應(yīng)變成正比。金屬導(dǎo)體的電阻應(yīng)變靈敏度一般在 2 左右。 (2)、半導(dǎo)體的應(yīng)變靈敏度：主要取決于其壓阻效應(yīng)；dR/R4
（使電阻增大）的或負（使電阻減?。┑膲鹤栊?yīng)。也就是說，同樣是拉伸變 形，不同材質(zhì)的半導(dǎo)體將得到完全相反的電阻變化效果。 半導(dǎo)體材料的電阻應(yīng)變效應(yīng)主要體現(xiàn)為壓阻效應(yīng)，其靈敏度系數(shù)較大，一般 在 100 到 200 左右。
貼片式應(yīng)變片應(yīng)用 在貼片式工藝的傳感器上普遍應(yīng)用金屬箔式應(yīng)變片，貼片式半導(dǎo)體應(yīng)變片
（溫漂、穩(wěn)定性、線性度不好而且易損壞）很少應(yīng)用。一般半導(dǎo)體應(yīng)變采用 N 型單晶硅為傳感器的彈性元件，在它上面直接蒸鍍擴散出半導(dǎo)體電阻應(yīng)變薄膜 （擴散出敏感柵），制成擴散型壓阻式（壓阻效應(yīng)）傳感器。 ＊本實驗以金屬箔式應(yīng)變片為研究對象。
箔式應(yīng)變片的基本結(jié)構(gòu) 金屬箔式應(yīng)變片是在用苯酚、環(huán)氧樹脂等絕緣材料的基板上，粘貼直徑為
左右 的金屬絲或金屬箔制成，如圖 1—1 所示。
(a) 絲式應(yīng)變片 (b) 箔式應(yīng)變片 圖 11 應(yīng)變片結(jié)構(gòu)圖
金屬箔式應(yīng)變片就是通過光刻、腐蝕等工藝制成的應(yīng)變敏感元件，與絲式應(yīng)變 片工作原理相同。電阻絲在外力作用下發(fā)生機械變形時，其電阻值發(fā)生變化， 這就是電阻應(yīng)變效應(yīng)，描述電阻應(yīng)變效應(yīng)的關(guān)系式為： ΔR／R＝Kε 式中： ΔR／R 為電阻絲電阻相對變化，K 為應(yīng)變靈敏系數(shù),ε=ΔL/L 為電阻絲長度相對 變化。
箔式應(yīng)變片單臂電橋?qū)嶒炘韴D
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篇三：自動化傳感器實驗報告一金屬箔式應(yīng)變片——單臂電橋性能實驗
廣東技術(shù)師范學(xué)院實驗報告
學(xué)院： 自動化 專業(yè)： 自動化 姓名：實驗地點： 學(xué)號：
實驗日期：班級：
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