第二章電阻式傳感器-展示頁(yè)
2024-08-16 13:07本頁(yè)面
【正文】 2 ?? ??ldlx ??令 為金屬電阻絲的軸向應(yīng)變 第 2章 電阻式傳感器 為徑向應(yīng)變 yrdr ??由材料力學(xué)可知，在彈性范圍內(nèi)，金屬絲受拉力時(shí)，沿軸向伸長(zhǎng)， 沿徑向縮短， 那么軸向應(yīng)變和徑向應(yīng)變的關(guān)系可表示為 xy ??? ??μ為電阻絲材料的泊松比， 負(fù)號(hào)表示應(yīng)變方向相反。 ：電刷的相對(duì)行程電阻的相對(duì)變化RX:r數(shù)：電位器負(fù)載系數(shù)的倒 LK：電位計(jì)相對(duì)輸出電壓Y第 2章 電阻式傳感器 第二節(jié) 應(yīng)變式電阻傳感器 一、工 作原理 應(yīng)變效應(yīng) 導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料在外（拉力或壓力）力的作用時(shí)，產(chǎn)生機(jī)械變形，導(dǎo)致其電阻值相應(yīng)發(fā)生變化， 這種因形變而使其阻值發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為“應(yīng)變效應(yīng)”。均為常數(shù) 若電位器的負(fù)載電阻 ，則輸出電壓為： 0?LR? ?20xxLLxixLxLxLxLxixLxLRRRRRRRURRRRRRRRRRURRRRIU??????????第 2章 電阻式傳感器 代入上式得：，設(shè)iRLLxUUYLxXRRKRRr 0, ????LRLRRLL KXKXXKrKrr2211Y??????表明當(dāng)負(fù)載電阻不為零時(shí)， Y與 r為非線性關(guān)系，則線繞電位器式傳感器的負(fù)載特性為非線性。 xSLxUU Vi ???0其中 LUSLRS iVR ?? ,分別為電阻和電壓靈敏度。第 2章 電阻式傳感器 第二章 電阻式傳感器 第一節(jié) 電位器式電阻傳感器 第二節(jié) 應(yīng)變式電阻傳感器 第三節(jié) 電阻應(yīng)變片的測(cè)量電路 第四節(jié) 電阻傳感器應(yīng)用 第 2章 電阻式傳感器 第一節(jié) 電位器式電阻傳感器 一、 電位器式電阻傳感器常用形式 滑線式位移傳感器 第 2章 電阻式傳感器 角位移傳感器 分段電阻角位移傳感器 第 2章 電阻式傳感器 分段電阻直線位移傳感器 第 2章 電阻式傳感器 二、 線繞式電位器結(jié)構(gòu)和工作原理 LR,0UxRxiU若線繞式電位器的線繞截面積均勻，則其電阻值變化均勻（線形）。若電位器為空載時(shí)，根據(jù)分壓原理得： ：工作電壓 iU：負(fù)載電阻兩端的輸出電壓 0U：線繞電位器電刷移動(dòng)的長(zhǎng)度 ：總長(zhǎng)度 ：總電阻 xLRxR ：對(duì)應(yīng)于電刷移動(dòng)量 x的電阻值 RRUU xi?0第 2章 電阻式傳感器 而對(duì)應(yīng)的電阻變化為： xSLxRRLxRR Rxx ???? ,表明改變測(cè)量電阻值所引起輸出電壓的變化為線性變化。 他們分別標(biāo)明了電刷單位位移所能引起的輸出電阻和輸出電壓的變化量。當(dāng)負(fù)載電阻為空載時(shí)， U0與 x才滿足線性關(guān)系，則線繞電位器式傳感器的負(fù)載特性為線性。 金屬電阻絲應(yīng)變?cè)? F? l? rrlF第 2章 電阻式傳感器 一根金屬電阻絲，在其未受力時(shí)，原始電阻值為 AlR ??式中： ρ— 電阻絲的電阻率； l— 電阻絲的長(zhǎng)度； A— 電阻絲的截面積。 ???? dRdRx ??? )21(xxdRdR???????? )21(或 第 2章 電阻式傳感器 通常把單位應(yīng)變能引起的電阻值變化稱為電阻絲的靈敏系數(shù)。對(duì)金屬材料來(lái)說(shuō)，電阻絲靈敏度系數(shù)表達(dá)式中 1+2μ的值要比 (dρ/ρ)/εx大得多，而半導(dǎo)體材料的 (dρ/ρ)/εx項(xiàng)的值比 1+2μ大得多。 第 2章 電阻式傳感器 得到： xsKRdR ?? 或 xsRdRK??表示金屬電阻絲的電阻相對(duì)變化與軸向應(yīng)變成正比。沿一塊半導(dǎo)體的某一軸向施加壓力使其變形時(shí)，它的電阻率會(huì)發(fā)生顯著變化，這種現(xiàn)象稱為半導(dǎo)體的 壓阻效應(yīng)。 第 2章 電阻式傳感器 當(dāng)半導(dǎo)體應(yīng)變片受軸向力作用時(shí)， 其電阻相對(duì)變化為 xxdRdR???????? )21(式中 dρ/ρ為半導(dǎo)體應(yīng)變片的電阻率相對(duì)變化量 ， 其值與半導(dǎo)體敏感元件在軸向所受的應(yīng)變力有關(guān) ， 其關(guān)系為 xEd ?????? ?????第 2章 電阻式傳感器 式中： π——半導(dǎo)體材料的壓阻系數(shù) 。 E——半導(dǎo)體材料的彈性模量 。 xERdR ??? )21( ???實(shí)驗(yàn)證明 ， πE比 1+2μ大上百倍 ， 所以 1+2μ可以忽略 ， 因而半導(dǎo) ERdRKxs ??? ??第 2章 電阻式傳感器 半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏系數(shù)比金屬絲式高 50～ 80倍 ， 但半導(dǎo)體材料的溫度系數(shù)大 ， 應(yīng)變時(shí)非線性比較嚴(yán)重 ， 使它的應(yīng)用范圍受到一定的限制 。 當(dāng)測(cè)得應(yīng)變片電阻值變化量為 ΔR時(shí) ， 便可得到被測(cè)對(duì)象的應(yīng)變值 ， 根據(jù)應(yīng)力與應(yīng)變的關(guān)系 ， 得到應(yīng)力值 σ為 σ=E E——試件材料的彈性模量 。 由此可知，應(yīng)力值正比于應(yīng)變，而應(yīng)變又正比于電阻值的變化，所以應(yīng)力正比于電阻值的變化。 第 2章 電阻式傳感器 二、應(yīng)變片的結(jié)構(gòu)、材料和粘貼 應(yīng)變片的結(jié)構(gòu) 2 3 4 1 b l 柵長(zhǎng) 柵寬 1 敏感柵， 2基底， 3蓋片， 4引線 第 2章 電阻式傳感器 （ 1） 敏感柵： 由金屬細(xì)絲繞成柵形 。 應(yīng)變片柵長(zhǎng)大小關(guān)系到所測(cè)應(yīng)變的準(zhǔn)確度 ， 應(yīng)變片測(cè)得的應(yīng)變大小是應(yīng)變片柵長(zhǎng)和柵寬所在面積內(nèi)的平均軸向應(yīng)變量 。 對(duì)應(yīng)變片要求必須根據(jù)實(shí)際使用情況 ， 合理選擇 。基底的全長(zhǎng)稱為基底長(zhǎng)，其寬度稱為基底寬。 對(duì)引線材料的性能要求：電阻率低 、 電阻溫度系數(shù)小 、 抗氧化性能好 、易于焊接 。 （ 4） 粘結(jié)劑： 用于將敏感柵固定于基底上，并將蓋片與基底粘貼在一起。以便將構(gòu)件受力后的表面應(yīng)變傳遞給應(yīng)變計(jì)的基底和敏感柵。有機(jī)粘結(jié)劑用于低溫、常溫和中溫。無(wú)機(jī)粘結(jié)劑用于高溫， 常用的有磷酸鹽、硅酸、硼酸鹽等。 第 2章 電阻式傳感器 第 2章
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