電阻應變片傳感器ppt課件-展示頁
2025-01-24 05:20本頁面
【正文】 應變計（應變片）。因此在航空航天、機械、化工、建筑、醫(yī)學、汽車工業(yè)等領域有很廣的應用。 金屬絲電阻 F? l? rrlFlRA??一個長度為 l，截面積為 A，電阻率為 ρ的導體 當電阻絲受到拉力 F作用時 ， 將伸長 Δl， 橫截面積相應減小 ΔA， 電阻率因材料晶格發(fā)生變形等因素影響而改變了 dρ， 從而引起電阻值相對變化量為 ??dAdAldlRdR ????軸向應變 ldl??rdrAdA 2? ??? ????ldlrdr?徑向應變 式中 , μ為電阻絲材料的泊松比， 負號表示應變軸向方向相反。 其物理意義是單位應變所引起的 電阻相對變化量 。 ?對金屬材料來說 ， 電阻絲靈敏度系數表達式中 1+2μ的值要比 (dρ/ρ)/ε大得多 ， ?半導體材料的 (dρ/ρ)/ε項的值比 1+2μ大得多 。 ?????dRdRK ???? 21當半導體應變片受軸向力作用時， 其電阻相對變化為 ?????dRdR??? )21( 式中 dρ/ρ為半導體應變片的電阻率相對變化量 ， 其值與半導體敏感元件在軸向所受的應變力有關 ， 其關系為 ?????? ????? Ed半導體應變片 是用半導體材料制成的，其工作原理是基于半導體材料的壓阻效應。 半導體應變片 ??? )21( ERdR ???實驗證明 ， πE比 1+2μ大上百倍 ， 所以 1+2μ可以忽略 ， 因而半導體應變片的靈敏系數為 ERdRK ??? ?? 半導體應變片的靈敏系數比金屬絲式高 50～ 80倍， 但半導體材料的溫度系數大，應變時非線性比較嚴重， 使它的應用范圍受到一定的限制。 σ=E ?根據應力與應變的關系，得到應力值 σ為 應變片的種類、材料及粘貼 金屬電阻應變片的種類 引線 覆蓋層 基片電 阻 絲 式敏 感 柵lb 金屬絲式應變片有回線式和短接式二種，如圖 。 短接式應變片兩端用直徑比柵線直徑大 5～ 10倍的鍍銀絲短接。 常用材料：康銅、鎳鉻鋁合金、鐵鉻鋁合金以及鉑、鉑烏合金等。 優(yōu)點： ① .可制成多種復雜形狀尺寸準確的敏感柵，其柵長 l可做到，以適應不同的測量要求； ② .與被測件粘貼結面積大； ③ .散熱條件好，允許電流大，提高了輸出靈敏度； ④ .橫向效應小。 缺點：電阻值的分散性比金屬絲的大，有的相差幾十歐姆，需做阻值調整。采用真空蒸發(fā)或真空沉積等方法在薄的絕緣基片上形成厚度在 金屬電阻材料薄膜的敏感柵，最后再加上保護層。 金屬電阻應變片的材料 對電阻絲 (敏感柵 )材料應有如下要求： ① 靈敏系數大 ， 且在相當大的應變范圍內保持常數； ② ρ值大 ， 即在同樣長度 、 同樣橫截面積的電阻絲中具有較大的電阻值； ③ 電阻溫度系數小 ， 否則因環(huán)境溫度變化也會改變其阻值； ④ 與銅線的焊接性能好 ， 與其它金屬的接觸電勢??； ⑤ 機械強度高， 具有優(yōu)良的機械加工性能。 粘結劑形成的膠層必須準確迅速地將被測件應變傳遞到敏感柵上 。 還要考慮到應變片的工作條件 ， 如溫度 、相對濕度 、 穩(wěn)定性要求以及貼片固化時加熱加壓的可能性等 。 最明顯的是在 θ=π/2 垂直方向的微段 , 按泊松比關系產生壓應變 εy。在圓弧的其他各微段上 , 感受的應變是由 +εx變化到 εy的。 .1電阻應變片的特性 _一、靜態(tài)特性 (1) 橫向效應 解決方式：短接式應變片 理論分析和實驗表明： 對絲繞式應變計，縱柵 l0愈長，橫柵 r愈小，則橫向效應愈小。 通常要求 Rm在 50~100 MΩ以上 。Rm取決于粘結劑及基底材料的種類及固化工藝 。 (3)機械滯后 ?由于敏感柵基底和粘結劑材料性能，或使用中的過載，過熱，都會使應變計產生殘余變形，導致應變計輸出的不重合。 ?它是指粘貼在試件上的應變計，在恒溫條件下增 (加載 )、減 (卸載 )試件應變的過程中，對應同一機械應變所指示應變量 (輸出 )之差值，見圖 。實測中，可在測試前通過多次重復預加、卸載，來減小機械滯后產生的誤差。如圖中 θ所示。引起蠕變的主要原因是，制作應變計時內部產生的內應力和工作中出現的剪應力，使絲柵、基底，尤其是膠層之間產生的“滑移”所致。 ?當試件初始 空載 時，應變計示值仍會隨時間變化的現象稱為 零漂 。 (5)應變極限 應變計的線性 (靈敏系數為常數 )特性， 只有在一定的應變限度范圍內才能保持。在恒溫條件下，使非線性誤差達到 10%時的真實應變值，稱為應變極限 εlim。影響 εlim的主要因素及改善措施，與蠕變 二 、 應變片的動態(tài)響應特性 ?應變的大小和方向隨時間改變時 ， 應變片處于動態(tài)工作 ?應變是怎么傳播的 ？ 應變以應變波形式經過試件材料或彈性元件材料 、粘合層等 ， 最后傳播到應變片 。 ?Lx1x2??0x? ＝ ?0s i n2 ? x??（一）應變波為正弦波 20 20s i n 11 ( )66p Le
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