電阻應(yīng)變片傳感器ppt課件(編輯修改稿)
2025-02-11 05:20 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 (a) 應(yīng)變波為階躍波； (b) 理論響應(yīng)特性； (c) 實際響應(yīng)特性 ?t10%tk90%100%tk＝ 0 . 8 l0 /( a ) ( b ) ( c )l0（二）應(yīng)變波為階躍波 應(yīng)變片的溫度誤差及補償 1. 應(yīng)變片的溫度誤差 由于測量現(xiàn)場環(huán)境溫度的改變而給測量帶來的附加誤差 ， 稱為應(yīng)變片的溫度誤差 。 產(chǎn)生應(yīng)變片溫度誤差的主要因素有下述兩個方面 。 1) 電阻溫度系數(shù) 的影響 2) 試件材料和電阻絲材料的 線膨脹系數(shù) 的影響 線膨脹系數(shù)： 溫度每變化 1度材料長度變化的百分率。 固體物質(zhì)的溫度每改變 1攝氏度時，其長度的變化和它在 O℃時長度之比，叫做 “ 線膨脹系數(shù) ” 。單位為 1/開。符號為 al。 ?電阻絲阻值與溫度關(guān)系： ? ?0 0 01t t tR R t R R t??? ? ? ? ? ?（ 1） 電阻溫度系數(shù)引起的附加應(yīng)變 00t t tR R R R t?? ? ? ? ??溫度變化 Δt 時電阻絲的電阻變化 ?附加應(yīng)變量為 KKRR ttta???? ?? 0/（ 2） 線膨脹系數(shù)引起的附加應(yīng)變 （ 3）總的附加應(yīng)變量為 tt ???? ? )( 試絲?tttt K ???????? ?? )( 試絲????1) 橋路補償法 R1R3RBR4UoR1RB( a ) ( b )R1— 工 作 應(yīng) 變片 ； RB— 補 償 應(yīng) 變片F(xiàn) F~U?U0=A（ R1R4RBR3） 式中 , A為由橋臂電阻和電源電壓決定的常數(shù)。 當(dāng) R3和 R4為常數(shù)時， R1和 RB對電橋輸出電壓 Uo的作用方向相反 。 利用這一基本關(guān)系可實現(xiàn)對溫度的補償。 2. 電阻應(yīng)變片的溫度補償方法 具體補償原理分析： ?當(dāng)被測試件不承受應(yīng)變時 ， R1和 RB又處于同一環(huán)境溫度為 t的溫度場中 ， 調(diào)整電橋參數(shù)使之達到平衡 ， 此時有 0)( 341 ??? RRRRAU Bo工程上，一般按 R1 = RB = R3 = R4 選取橋臂電阻。 ? 當(dāng)溫度升高或降低 Δt=tt0時 ， 兩個應(yīng)變片因溫度而引起的電阻變化量相等 ， 電橋仍處于平衡狀態(tài) ， 即 0])()[( 3411 ??????? RRRRRRAU BtBto?若此時被測試件有應(yīng)變 ε的作用 ， 則工作應(yīng)變片電阻 R1又有新的增量 ΔR1=R1Kε， 而補償片因不承受應(yīng)變 ， 故不產(chǎn)生新的增量 ， 此時電橋輸出電壓為 ?KRARU o 41?由上式可知 ， 電橋的輸出電壓 Uo僅與被測試件的應(yīng)變 ε有關(guān) ， 而與環(huán)境溫度無關(guān) 。 應(yīng)當(dāng)指出 ， 若要實現(xiàn)完全補償 ， 上述分析過程必須滿足以下4個條件： ① 在應(yīng)變片工作過程中 ， 保證 R3=R4 ② R1和 RB兩個應(yīng)變片應(yīng)具有相同的電阻溫度系數(shù) α、 線膨脹系數(shù) β、 應(yīng)變靈敏度系數(shù) K和初始電阻值 R0。 ③ 粘貼補償片的補償塊材料和粘貼工作片的被測試件材料必須一樣 ， 兩者線膨脹系數(shù)相同 。 ④ 兩應(yīng)變片應(yīng)處于同一溫度場。 2) 應(yīng)變片的自補償法 這種溫度補償法是利用自身具有溫度補償作用的應(yīng)變片 (稱之為溫度自補償應(yīng)變片 )來補償?shù)?。 根據(jù)溫度自補償應(yīng)變片的工作原理 ， 可由式 （ 437） 得出 ， 要實現(xiàn)溫度自補償 ， 必須有 )( 試絲 ??? ??? K 上式表明 ， 當(dāng)被測試件的線膨脹系數(shù) βg已知時 ， 如果合理選擇敏感柵材料 ， 即其電阻溫度系數(shù) α、 靈敏系數(shù) K以及線膨脹系數(shù) βs， 滿足式 （ 438） ， 則不論溫度如何變化 ， 均有 ΔRt/R0=0，從而達到溫度自補償?shù)哪康?。 0)(/ 0 ????? 絲試 ????? K taK RR t（ 437） （ 438） 電阻應(yīng)變片的測量電路 直流電橋 1. 直流電橋平衡條件 當(dāng) RL→∞ 時 ， 電橋輸出電壓為 ????????????433211RRRRRREU oR1R2R4R3ACBEDIoRLUo＋－直流電橋 電阻 — — → 電壓（電流） 測量電路 當(dāng)電橋平衡時， Uo=0，則有 R1R4=R2R3 或 4321RRRR ? 為電橋平衡條件 。 這說明欲使電橋平衡 ， 其相鄰兩臂電阻的比值應(yīng)相等 ， 或相對兩臂電阻的乘積應(yīng)相等 。 ????????????????????????????????????????????341211113443211414332111111))((RRRRRRRRRRERRRRRRRRRRR
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