电阻应变传感器:应变式传感器

2021/11/06 07:35 · 传感器知识资讯 ·  · 电阻应变传感器:应变式传感器已关闭评论
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电阻应变传感器:应变式传感器收藏查看我的收藏0有用+1已投票0应变式传感器语音编辑锁定讨论上传视频上传视频应变式传感器是基于测量物体受力变形所产生的应变的一种传感器。电阻应变片则是其最常采用的传感元件。它是一种能将机械构件上应变的变化转换为电阻变化的传感元件。中文名应变式传感器组成敏感栅

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应变式传感器
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应变式传感器是基于测量物体受力变形所产生的应变的一种传感器。电阻应变片则是其最常采用的传感元件。它是一种能将机械构件上应变的变化转换为电阻变化的传感元件。
中文名
应变式传感器
组 成
敏感栅、基底、引线、盖片
主要用途
测量力、力矩、压力
种 类
丝式电阻应变片和箔式电阻应变片
目录
1
基本描述
2
主要用途
3
原理
4
特性
?
种类及结构
?
基本特性
?
灵敏系数
?
横向效应
?
工作电流
?
温度误差
5
应用
6
优点
应变式传感器基本描述
编辑
语音
利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器
应变式传感器主要用途
编辑
语音
测量力、力矩、压力、加速度、重量等
应变式传感器原理
编辑
语音
图1 应变片的基本构造
电阻应变片的基本构造如图1,它一般由敏感栅、基底、引线、盖片等组成。敏感栅由直径为0.01-0.05mm、高电阻系数的细丝弯曲而成栅状,它实际上是一个电阻元件,是电阻应变片感受构件应变的敏感部分。敏感栅用粘合剂将其固定在基底上。基底的作用应保证将构件上应变准确地传递到敏感栅上去。因此它必须作得很薄,一般为0.03-0.06mm,使它能与试件及敏感栅牢固地粘结在一起。另外它还应有良好的绝缘性能、抗潮性能和耐热性能。基底材料有纸、胶膜、玻璃纤维布等。纸具有柔软、易于粘贴、应变极限大和价格低廉等优点,但耐温耐湿性差,一般工作温度低于70℃下采用。为了提高耐湿耐久性和使用温度,可浸以酚醛树脂类粘合剂使用温度可提高至180℃,且时间稳定性好,适用于测力等传感器使用。胶膜基底是由环氧树脂、酚醛树脂、聚脂树脂和聚酰亚胺等有机粘合剂制成的薄膜,胶膜基底具有比纸更好的柔性、耐湿性和耐久性,且使用温度可达100-300℃。玻璃纤维布能耐400-450℃高温,多用做中温或高温应变片基底。引出线的作用是将敏感栅电阻元件与测量电路相连接,一般由0.1-0.2mm低阻镀锡铜丝制成,并与敏感栅两输出端相焊接。在测试时,将应变片用粘合剂牢固地粘贴在被测试件的表面上,随着试件受力变形,应变片的敏感栅也获得同样的变形,从而使其电阻随之发生变化,而此电阻变化是与试件应变成比例的,因此如果通过一定测量线路将这种电阻变化转换为电压或电流变化,然后再用显示记录仪表将其显示记录下来,就能知道被测试件应变量的大小。
应变式传感器特性
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应变式传感器种类及结构
种类:常见的有丝式电阻应变片和箔式电阻应变片两种。
图3-2
应变式传感器基本特性
几个概念——变形、弹性变形、弹性元件基本特性——刚度、灵敏度刚度——弹性元件受外力作用下变形大小的量度。灵敏度——单位力作用下弹性元件产生变形的大小。刚度的倒数。
应变式传感器灵敏系数
定义K=(ΔR/R)/εt为应变片的灵敏系数。它表示安装在被测试件上的应变在其轴向受到单向应力时,引起的电阻相对变化(ΔR/R)与其单向应力引起的试件表面轴向应变(εt)之比。注:应变片的灵敏系数并不等于其敏感栅整长应变丝的灵敏系数,这是因为在单向应力产生应变时,应变片的灵敏系数除受到敏感栅结构形状、成型工艺、粘结剂和基底性能的影响外,尤其受到栅端圆弧部分横向效应的影响。
应变式传感器横向效应
结果:应变片的灵敏度比电阻丝的灵敏度要小解决办法:多采用箔式应变片
应变式传感器工作电流
绝缘电阻——已粘贴的应变片的引线与被测件之间的电阻值Rm。绝缘电阻越大越好。最大工作电流——已安装的应变片允许通过敏感栅而不影响其工作特性的最大电流Imax。工作电流大,敏感度高,但也会使应变片过热,应视材料选取不同的电流。
[1]
应变式传感器温度误差
应变片的温度误差——由于测量现场环境温度的改变而给测量带来的附加误差。电阻应变片的温度补偿方法:(1)线路补偿法初始状态 Uo=A(R1 R4- RB R3)=0温度变化后 Uo=A[(R1+ΔR1t)R4-(RB+ΔRBt)R3]=0承受应变后 Uo=A[(R1+ΔR1t+ΔR1)R4-(RB+ΔRBt)R3]=AΔR1R4=AR1R4Kε
(2)应变片的自补偿法
[1]
电阻应变片的测量电路
应变式传感器应用
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语音
1.
2.
应变式传感器优点
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语音
应变式传感器具有很多优点:1、分辨力高,能测出极微小的应变,如1-2微应变;2、误差较小,一般小于1%;3、尺寸小、重量轻。4、测量范围大,从弹性变形一直可测至塑性变形(1-2%),最大可达20%;5、既可测静态,也可测快速交变应力;6、具有电气测量的一切优点,如测量结果便于传送、记录和处理;7、能在各种严酷环境中工作。如从宇宙真空至数千个大气压;从接近绝对零度低温至近1000℃高温;离心加速度可达数十万个“g”;在振动、磁场、放射性、化学腐蚀等条件下,只要采取适当措施,亦能可靠地工作;8、价格低廉、品种多样,便于选择和大量使用。
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常州瑞尔特测控专业定制各类测力称重传感器
应变式传感器工作原理及应用
应变式传感器是一种用金属弹性体将力转换为电信号的功能元件,一般由电阻应变计、弹性体、传输电路三部分组成。它是通过安装在弹性体敏感表面的电阻应变计组成的惠斯通电桥电路,在外加电源的激励下,实现“力—应变—电阻—电信号变化”四个转换环节转化的一种力敏传感器。电阻应变式传感器基本...
2019-09-290
阅读54
参考资料
1.

陈杰.传感器与检测技术:高等教育出版社,2002.8:40
电阻应变传感器:应变式传感器  第2张

电阻应变传感器:电阻应变式传感器

应变式加速度计根据电阻应变效应和振动系统惯性力的原理实现信号的转换,对于电阻应变效应,这里不再详述。惯性式测振传感器的原理:测量结构物某一点的振动,往往很难找到一个相对不动的基准点来安装仪器,因此就考虑设计这样一种仪器,其内部设置一个“质量弹性系统”。测振时,把它固定在被测物上,使仪器的外壳与结构物仪器振动,直接测量的是质量块相对于外壳的振动。应变式加速度计是将电阻应变效应与系统惯性力原理良好的组合,在实际的测试工作中具有很好的应用性。具有结构简单、低频特性好等优点,但灵敏度相对较低,适用量程为1g~2g,频率范围为0~100Hz。与动态应变仪配套使用
[1]

电阻应变传感器:电阻应变式传感器工作原理_电阻应变式传感器的应用

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电阻应变传感器:电阻应变式传感器的定义_电阻应变式传感器原理

描述
  电阻应变式传感器的定义
  电阻应变式传感器(straingauge type transducer )是以电阻应变计为转换元件的电阻式传感器。电阻应变式传感器由弹性敏感元件、电阻应变计、补偿电阻和外壳组成,可根据具体测量要求设计成多种结构形式。弹性敏感元件受到所测量的力而产生变形,并使附着其上的电阻应变计一起变形。电阻应变计再将变形转换为电阻值的变化,从而可以测量力、压力、扭矩、位移、加速度和温度等多种物理量。
  电阻应变式传感器原理
  传感器一般由敏感元件,传感元件和测量电路3部分组成,以电阻应变计为转换元件的电阻应变式传感器,主要由弹性元件、粘贴于其上的电阻应变片、输出电信号的电桥电路及补偿电路构成。其中感受被测物理量的弹性元件是其关键部分,结构形式有多样,旨在提高感受被测物理量的灵敏性和稳定性。
  电阻应变式传感器工作原理是:由于被测物理量
  (如载荷,位移,压力等)能够在弹性元件上产生弹性变形(应变),而粘贴在弹性元件表面的电阻应变计可以将感受到弹性变形转变成电阻值的变化,这样电阻应变式
  传感器就将被测物理量的变化转换成电信号的变化量,再通过电桥电路及补偿电路输出电信号。通过测量此电量值达到测量非电量值的目的。
  电阻应变式传感器优缺点
  优点:
  常用的电阻应变式传感器有应变式测力传感器、应变式压力传感器、应变式扭矩传感器、应变式位移传感器、应变式加速度传感器和测温应变计等。电阻应变式传感器的优点是精度高,测量范围广寿命长,结构简单,频响特性好,能在恶劣条件下工作,易于实现小型化、整体化和品种多样化等 。
  缺点:
  它的缺点是对于大应变有较大的非线性、输出信号较弱,但可采取一定的补偿措施。因此它广泛应用于自动测试和控制技术中。
  传感器中的电阻应变片具有金属的应变效应,即在外力作用下产生机械形变,从而使电阻值随之发生相应的变化。电阻应变片主要有金属和半导体两类,金属应变片有金属丝式、箔式、薄膜式之分。半导体应变片具有灵敏度高(通常是丝式、箔式的几十倍)、横向效应小等优点
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