应变式传感器应用举例

1、第13章 小型称重系统设计,13.1 设计任务,1,12.2 测量电路原理与设计,12.3 LabVIEW虚拟仪器设计,3,2,13.1 设计任务本例是利用金属箔式应变片设计一个小型称重装置。硬件部分是在Multisim中仿真设计，软件显示与分析部分由LabVIEW虚拟仪器完成。本设计完成过程中需要掌握以下几点： 1）掌握金属箔式应变片的应变效应，单臂、全桥电桥 工作原理和性能。 2）学会利用应变片原理建立仿真模型。 3）比较单臂与全桥电桥的不同性能、了解其特点。 4）学会使用全桥电路。 5）会使用G语言编程实现虚拟仪器的功能。,13.1 设计任务,13.2 测量电路原理。

2、第3章 应变式传感器,基本描述利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器 主要用途测量力、力矩、压力、加速度、重量等 本章内容 工作原理 电阻应变片的特性 测量电路 应变式传感器的应用,应变式传感器的工作原理,应变效应导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应发生变化,求R的全微分,灵敏度系数,对于金属和半导体材料，上两项的不同 ？,又,电阻应变片的特性,种类及结构 弹性敏感元件及其基本特性 灵敏系数 横向效应 绝缘电阻和最大工作电流 应变片的动态响应特性 应变片的温度误差及补偿,种类及结构,种类：常见。

3、第3章 应变式传感器,基本描述利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器 主要用途测量力、力矩、压力、加速度、重量等 本章内容 工作原理 电阻应变片的特性 测量电路 应变式传感器的应用,应变式传感器的工作原理,应变效应导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应发生变化,求R的全微分,灵敏度系数,对于金属和半导体材料，上两项的不同 ？,又,电阻应变片的特性,种类及结构 弹性敏感元件及其基本特性 灵敏系数 横向效应 绝缘电阻和最大工作电流 应变片的动态响应特性 应变片的温度误差及补偿,种类及结构,种类：常见。

4、检测技术,第四章 电阻式传感器,本章内容简介,电阻应变式传感器是一种典型的结构型传感器，它利用电阻应变效应，将力、力矩、压力等物理量转换为电信号。 电阻应变片是电阻应变式传感器的核心元件。 本章首先介绍电阻应变效应，然后介绍电阻应变片的类型、结构和基本特性。,本章内容简介,电阻应变式传感器最常用的测量电路是电桥，本章对测量电桥的类型、结构和工作原理、特性和应用做了分析。 温度误差是电阻应变式传感器的主要误差，本章对温度误差的产生做了分析，并给出了温度补偿的措施。 作为典型应用，最后介绍了几种最常用的金属电。

5、第 3章 应变片式电阻传感器 3.1 电阻应变片的工作原理 a ) 丝 式 b ) 箔 式图 2 - 1 金 属 电 阻 应 变 片 结 构112233图 2 - 2 体 型 半 导 体 应 变 片1、金属的应变效应 金属丝的电阻随着它所受的机械变形（拉伸或压缩）的大小而发生相应变化的现象称为 金属的应变效应 。 R l/A；在外力的作用下 、 l、 A变化，故 R发生改变。 （ 对于半导体材料，称此现象为 压阻效应 ） 2、电阻应变片的结构和工作原理 1)基本结构（丝绕式） 金属丝绕制成敏感栅，敏感应变的变化；基底用来固定敏感栅，同时还有绝缘作用；覆盖层主要起保护作用。敏感。

6、4.2 电阻应变式传感器,电阻应变式传感器由电阻应变片和测量电路组成。其敏感元件的电阻随着机械变形（伸长或缩短）的大小而变化。它广泛应用于测量力和与力有关的一些非电参数（如压力、荷重、扭力、加速度等）。 电阻应变传感器的特点是精度高，测量范围广；结构简单，性能稳定可靠，寿命长；频率特性好，能在高温、高压、振动强烈、强磁场等恶劣环境条件下工作。,4.2.1 应变片的工作原理,图4-10 电阻应变片的基本形状,图4-10示出了电阻应变片的基本形状。图中， 称为应变片的标距或称为工作基长；b称为应变片的工作宽度。 金属导体的电。

7、,传感器原理及工程应用,第3章 应变式传感器,1.电阻应变片原理 2.应变片的种类、材料及粘贴 3.金属应变片的主要特性 4.应变片测量电路 5.应变式传感器的应用,本章重点：掌握金属应变片式传感器构成原理及特性，通过对电阻应变片测量桥路的分析，掌握测量电路的结构、形式、特点及相关测量计算。,第3章 应变式传感器 概述：,各种电子秤,广泛应用于,第3章 应变式传感器,概述,第3章 应变式传感器,概述,第3章 应变式传感器,概述,应变式传感器作为测力的主要传感器，测力范围小到肌肉纤维，大到登月火箭，精确度可到 0.010.1%。特点: 结构简单、。

8、第四章 应变式传感器应变式传感器是应用最广泛的传感器之一，将电阻应变片粘贴到各种敏感元件上，可构成测量位移 、速度、加速度、力、力矩、压力等各种参数的电阻应变式传感器。应变式传感器具有结构简单，使用方便，性能稳定、可靠，易于实现测试过程自动化和多点同步测量、远距测量和遥测，灵敏度高，测量速度快，适合静态、动态测量，可以测量多种物理量等优点，已广泛应用于诸如航空、机械、电力、化工、建筑等多个领域。,应变式传感器由电阻应变片和测量电路两部分组成，工作原理是基于电阻应变效应。电阻应变片将被测试件上的应变。

9、.传感器实训报告,班级：电气自动化三班 学号：20102003728 姓名：安婷婷,Hello!,大家好!,电阻应变式传感器,1.应变式传感器的定义； 2.应变效应； 3.电阻应变片的结构； 4.应变式传感器的测量转换电路； 5.电阻应变式传感器的应用。,目录,内容展示,应变式传感器是把被测非电量的变化量，转换成与其有一定关系的电阻的变化，通过对电阻的测量达到测量非电量目的的传感器。,1.应变式传感器的定义,2.应变效应,材料在受到外力作用时，其几何尺寸或形状凡发生改变的现象是应变效应。,如右图，应变片受到外力 作用会发生形变，产生 应变效应！,当。

10、模块三 传感器原理及检测实训,电阻应变式传感器浙江经济职业技术学院 徐文,3.1 电阻应变式传感器,返回首页,电阻应变式传感器由电阻应变片和测量电路组成。其敏感元件的电阻随着机械变形（伸长或缩短）而变化。它广泛应用于测量力和与力有关的一些非电参数（如压力、荷重、扭力、加速度等）。电阻应变传感器的特点是精度高，测量范围广；结构简单，性能稳定可靠，寿命长；频率特性好，能在高温、高压、振动强烈、强磁场等恶劣环境条件下工作。,3.1.1 应变片的工作原理 3.1.2 电阻应变传感器的测量电路 3.1.3 电阻应变传感器的温度误差及其。

11、第3章 应变式传感器,应变式电阻传感器是目前测量力、力矩、 压力、加速度、重量等参数应用最广泛的传感器。,被测物理量作用在弹性元件上使其变形, 该变形引起应变敏感元件的阻值变化, 通过转换电路将其转变成电量输出, 电量变化的大小反映了被测物理量的大小。,电阻应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器。 传感器由在弹性元件上粘贴的电阻应变敏感元件构成。,优点： 精度高，测量范围广频率响应特性较好结构简单，尺寸小，重量轻可在高(低)温、高速、高压、强烈振动、强磁场及核辐射和化学腐蚀等恶劣条件下正常工作。

12、,第二章 应变式传感器,（电阻）应变式传感器基本上是利用金属（或半导体）的电阻应变效应将被测量转换为电量（电压或电流）输出的一种传感器。,传感元件有金属应变片、半导体膜片、电位器等。由它们分别制成了金属应变式传感器、压阻式传感器、电位器式传感器等。,常用来测量力、压力、位移、应变、扭矩、加速度等。,测量应变的灵敏度和精度高，性能稳定、可靠，误差小于1%,价格便宜，品种多，工艺较成熟,适应性强。可在高温、超低温、高压、水下、强磁场以及核辐射等恶劣环境下使用,应变片尺寸小、重量轻、结构简单、使用方便、测量速度。

13、2.1 应变式传感器,2.1 应变式传感器,2.1.1 工作原理 2.1.2 金属应变片的主要特性 2.1.3 测量电路 2.1.4 应变式传感器应用,2.1.1 工作原理,1.金属的电阻应变效应,长为l、 截面积为A、 电阻率为的金属或半导体丝, 电阻,若导电丝在轴向受到应力的作用, 其长度变化l, 截面积变化A, 电阻率变化, 而引起电阻变化R, 则,为导体的纵向应变，其数值一般很小，常以微应变度量； 为电阻丝材料的泊松比，一般金属=0.3-0.5；,金属电阻的灵敏系数,材料的几何尺寸变化引起的 材料的电阻率随应变引起的（压阻效应）,金属材料：k0以前者为主，则k01+2=1.73.6。

14、2 6应变式传感器应用举例 2 6 1力 荷重 传感器 例2 1 柱式力传感器 轴向布置一个或几个应变片 在圆周方向布置同样数目的应变片 后者取符号相反的应变 以构成差动对 由于应变片沿圆周方向分布 所以非轴向载荷分量被补偿 三式联立解得 故 弹性元件上应变片的粘贴和电桥连接 应尽可能消除偏心和弯矩的影响 一般将应变片对称地贴在应力均匀的圆柱表面中部 构成差动对 且处于对臂位置 以减小弯矩的影响 。

15、已知导体（一根圆截面的金属丝）的电阻：,电阻应变效应：金属导体（电阻丝）的电阻值会随其变形（伸长或缩短）而发生变化。,d,l,F,金属丝受到拉力F作用时，,未受力时，其原始电阻值可以表示为R：,导体或半导体材料在外界力的作用下，会产生机械变形，其电阻值也将随着发生变化，这种现象称为应变效应。,一、应变效应,电阻应变式传感器,电阻应变式传感器是一种电阻传感器，它主要由弹性敏感元件、电阻应变片 测量转换电路组成。利用电阻应变式传感器可以测量力、位移、形变、加速度等参数。,图2-3 电子秤中的应变式电阻传感器,一、弹性敏感。

16、传感器实验 电阻应变式传感器,实验一 金属箔式应变片 单臂电桥性能实验,一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。二、实验仪器：应变传感器实验模块、托盘、砝码（每只约20g）、数显电压表、15V、4V电源、万用表（自备）。,二、实验仪器：,三、实验原理：,电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：R/R=K，式中R/R为电阻丝电阻相对变化，K为应变灵敏系数，=l/l为电阻丝长度相对变化。金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感组。

17、,7.1 应变式传感器,7.1.1 工作原理和金属应变片的主要特性 7.1.2 测量电路 7.1.3 应变式传感器应用,返 回,7.1.1 工作原理,1.金属的电阻应变效应,电阻应变效应：当金属丝在外力作用下发生机械变形时其电阻值将发生变化,F l、A 、 R,上一页,返 回,下一页,电阻的灵敏系数,对于半径为r的圆导体，A=r2，A/A=2r/r 又由材料力学可知，在弹性范围内，,上一页,返 回,下一页,为导体的纵向应变，其数值一般很小，常以微应变度量； 为电阻丝材料的泊松比，一般金属=0.30.5； 为压阻系数，与材质有关；为应力值；E为材料的弹性模量；,金属电阻的灵敏系。

18、第3章 应变式传感器,基本描述利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器 主要用途测量力、力矩、压力、加速度、重量等 本章内容 工作原理 电阻应变片的特性 测量电路 应变式传感器的应用,应变式传感器的工作原理,应变效应导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应发生变化,求R的全微分,灵敏度系数,对于金属和半导体材料，上两项的不同 ？,又,电阻应变片的特性,种类及结构 弹性敏感元件及其基本特性 灵敏系数 横向效应 绝缘电阻和最大工作电流 应变片的动态响应特性 应变片的温度误差及补偿,种类及结构,种类：常见。

19、,应变式传感器的应用,姓名：黄月 学号：20110204016,应变式传感器,概述,应变式电阻传感器是一种利用电阻应变效应，由电阻应变片和弹性敏感元件组合起来的传感器。电阻式应变传感器作为测力的主要传感器，测力范围到肌肉纤维，大到登月火箭，精确度可到 0.010.1%。有拉压式（柱、筒、环元件）、弯曲式、剪切式。 小应变式传感器特征： 不同材料类型；金属应变片、半导体应变片 应用范围；应变力、压力、转矩、位移、加速度； 主要优点；使用简单、精度高、范围大体积小。,应变式传感器,概述,各种电子秤,广泛应用于,第3章 应变式传感器,概述。

20、2.4 电阻应变片的测量电路,1平衡条件 当RL时，电桥输出电压:,当电桥平衡时,U0=0，所以:R1 R4 = R2 R3 或 :R1/R2 =R3/R4 (2-25),2.4.1 直流电桥,2电压灵敏度,若R1由应变片替代，当电桥开路时，不平衡电桥输出的电压为:,(2-26),设桥臂比n=R2/R1,由于R1R1 ,可得:,分析(2-28)式： 电桥的灵敏度SV 正比于供桥电压E。 电桥的灵敏度SV 是桥臂比的函数。,当供桥电压E 确定后，由,求得n=1时，SV为最大。即：在当供桥电压E确定后，当R1= R2、R3= R4 时，电桥的灵敏度最高。,结论：当供桥电压和电阻相对变化一定时，电桥的输出电压及其灵敏度也是定值。