文档介绍：传感器力和压力的检测
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项目三、力与压力的检测
[项目描述]
力普遍存在于日常生活中。在科学研究和工农业生产中，力更是起着重要的作用。
在生产过程中，压力检测与调节控制系统的应用非常广泛，例如锅炉蒸汽和水的压力监控；炼油厂减压蒸馏需要的低于大气的真空压力检测;在航空发动机试验研究中，为了研究发动机性能，必须测量过渡态的压力变化；电力系统中油路压力的测量和控制等。对压力监控是保证工艺要求、生产设备和人身安全，实现经济运行所必须的。
检测力的传感器主要有电阻应变式传感器、压电式传感器、电容式传感器、压阻式传感器、电感式传感器等，本项目主要介绍电阻应变式和压电式测力传感器。
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[技能要点]
学会识别一般的电阻应变式传感器、压电式传感器，了解电阻应变式传感器和压电式传感器的基本结构和材料，通过实验掌握电阻应变式传感器的使用方法，掌握电阻应变式传感器测量电路的调试方法。
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[知识要点]
了解电阻应变式传感器、压电式传感器的基本结构、材料，掌握直流电桥的平衡条件及电压灵敏度，熟悉电阻应变片的温度补偿方法。学****电阻应变式、压电式传感器在相关领域的应用。
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单元一 电阻应变片测力
单元目标：通过本训练熟悉电阻应变片的结
构和种类，掌握应变片测量力的工作原理，掌
握直流电桥的工作原理和有关特性，熟悉电阻
应变式传感器测量电路 的工作调零和调节
灵敏度的方法。
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任务一：认识应变片及弹性敏感元件
电阻应变片（也称应变计或应变片）是电阻应变
式传感器的核心元件，它是一种电阻传感器，主要由
弹性敏感元件或试件、电阻应变片和测量转换电路组
成。它是把应变转换为电阻变化，再用相应的测量电
路将电阻转换成电压输出的传感器。利用电阻应变式
传感器可以直接测量力，也可以间接测量位移、形变、
加速度等参数。常用的电阻应变片有电阻丝应变片和
半导体应变片两种。
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一、应变效应
电阻应变片的工作原理是基于应变效应，即
导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械形
变时，其电阻值相应发生变化，这种现象称为
“应变效应”。
由电工学可知，金属丝电阻R可用下式表示：
式中 ρ──电阻率，Ω·m；
l──电阻丝长度，m；
A──电阻丝截面积，m2。
（3－1）
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当沿金属丝的长度方向施加均匀力时，上式中ρ、r、l 都将发生变化，导致电阻值发生变化。即得到以下结论：金属丝受外力作用而伸长时，长度增加，而截面积减少，电阻值会增大；当金属丝受外力作用而压缩时，长度减小，而截面增加，电阻值会减小。阻值变化通常较小。
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活动1: 理解应变效应
取一根细电阻丝，两端接上一台3 1/2位数字式欧姆表（分辨率为1/2000），记下其初始阻值（ ）。当我们用力将该电阻丝拉长时，会发现其阻值略有增加为（ ）。测量应力、应变、力的传感器就是利用类似的原理制作的。
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实验证明，电阻应变片的电阻应变εR=∆R/R与电阻应变片的纵向应变εx的关系在很大范围内是线性的，即
（3－2）
式中 ∆ R/ R ── 电阻应变片的电阻应变；
K ── 电阻丝的灵敏度。
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