20xx自動(dòng)化傳感器實(shí)驗(yàn)報(bào)告二金屬箔式應(yīng)變片——半橋性能實(shí)驗(yàn)2-資料下載頁
2025-01-12 06:42本頁面
【正文】 能。
五、 基本原理
金屬絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械形變時(shí)，其電阻值會(huì)發(fā)生變化，這就是金屬的電阻應(yīng)變效應(yīng)。金屬的電阻表達(dá)式為：
R??
l
（1） S
當(dāng)金屬電阻絲受到軸向拉力F作用時(shí)，將伸長?l，橫截面積相應(yīng)減小?S，電阻率因晶格變化等因素的影響而改變??，故引起電阻值變化?R。對(duì)式（1）全微分，并用相對(duì)變化量來表示，則有：
?R?l?S??（2） ???RlS?
式中的?l為電阻絲的軸向應(yīng)變，用?表示，常用單位??（1??=110?6）。
若徑向應(yīng)變?yōu)?r
，電阻絲的縱向伸長和橫向收縮的關(guān)系用泊松比?表示為
????，因?yàn)?S=2（?），則（2）式可以寫成： （?）?R?l??????l?l（3）
?1?2?）??（1?2???k0Rl??lll
式（3）為“應(yīng)變效應(yīng)”的表達(dá)式。k0稱金屬電阻的靈敏系數(shù)，從式（3）可見，k0受兩個(gè)因素影響，一個(gè)是（1+2?），它是材料的幾何尺寸變化引起的，另一個(gè)是??，是
??）
材料的電阻率?隨應(yīng)變引起的（稱“壓阻效應(yīng)”）。對(duì)于金屬材料而言，以前者為主，則
k0?1?2?，對(duì)半導(dǎo)體，k0值主要是由電阻率相對(duì)變化所決定。實(shí)驗(yàn)也表明，在金屬絲拉
伸比例極限內(nèi)，電阻相對(duì)變化與軸向應(yīng)變成比例。通常金屬絲的靈敏系數(shù)k0=2左右。
用應(yīng)變片測量受力時(shí)，將應(yīng)變片粘貼于被測對(duì)象表面上。在外力作用下，被測對(duì)象表面產(chǎn)生微小機(jī)械變形時(shí)，應(yīng)變片敏感柵也隨同變形，其電阻值發(fā)生相應(yīng)變化。通過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓或電流的變化，根據(jù)（3）式，可以得到被測對(duì)象的應(yīng)變值?，而根據(jù)應(yīng)
力應(yīng)變關(guān)系：
??E? （4）
式中σ——測試的應(yīng)力；
E——材料彈性模量。
可以測得應(yīng)力值σ。通過彈性敏感元件，將位移、力、力矩、加速度、壓力等物理量轉(zhuǎn)換為應(yīng)變，因此可以用應(yīng)變片測量上述各量，從而做成各種應(yīng)變式傳感器。電阻應(yīng)變片可分為金屬絲式應(yīng)變片，金屬箔式應(yīng)變片，金屬薄膜應(yīng)變片。
六、 需用器件與單元
傳感器實(shí)驗(yàn)箱（一）中應(yīng)變式傳感器實(shí)驗(yàn)單元、砝碼、智能直流電壓表（或虛擬儀表中直流電壓表）、177。15V電源、177。5V電源，傳感器調(diào)理電路掛件。 四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與步驟
1．應(yīng)變片的安裝位置如圖11所示，應(yīng)變式傳感器已裝在傳感器實(shí)驗(yàn)箱（一）上，傳感器中各應(yīng)變片已接入模板的左上方的RRRR4，可用萬用表測量R1=R2=R3=R4=350Ω。
R4
R3
R1
R2
圖11 應(yīng)變式傳感器安裝示意圖
2．把?15V直流穩(wěn)壓電源接入“傳感器調(diào)理電路”實(shí)驗(yàn)掛箱，檢查無誤后，開啟實(shí)驗(yàn)臺(tái)面板上的直流穩(wěn)壓電源開關(guān)，調(diào)節(jié)Rw3使之大致位于中間位置（Rw3為10圈電位器），再進(jìn)行差動(dòng)放大器調(diào)零，方法為：將差動(dòng)放大器的正、負(fù)輸入端與地短接，輸出端Uo2接直流電壓表，調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)?zāi)０迳险{(diào)零電位器Rw4，使直流電壓表顯示為零，關(guān)閉直流穩(wěn)壓電源開關(guān)。（注意：當(dāng)Rw3的位置一旦確定，就不能改變。）
圖12 應(yīng)變式傳感器單臂電橋?qū)嶒?yàn)接線圖
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