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第二章 电阻式传感器.ppt

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第二章 电阻式传感器.ppt

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第二章 电阻式传感器.ppt

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(1)敏感栅
感受应变,并将应变转换为电阻的变化。敏感栅有丝式、箔式和薄膜式三种。
(2)基底
绝缘及传递应变。测量是应变片的基底用粘结剂粘在试件上,要求基底准确地把试件应变传递给敏感栅。同时基片绝缘性能要好,否则应变片微小电信号就要漏掉。
由纸薄、胶质膜等制成。
(3)粘结剂
敏感栅与基底、基底与试件、基底与覆盖层之间的粘结。
(4)覆盖层
保护作用,防湿、蚀、尘。
(5)引线
连接电阻丝与测量电路,输出电参量。
二、应变片的类型和材料
(一)应变片的类型和材料

回线式:横向效应较大,制作简单,
性能稳定。
短接式:克服横向效应,焊点多,
焊点处易出现疲劳损坏,制造
工艺高。
敏感栅材料要求:灵敏度高,电阻率高,稳定性好,温度系数小,抗氧化,耐腐蚀。(康铜、镍铬合金等)

箔式应变片是在绝缘基底上,~,利用照相制版或光刻腐蚀技术,制成各种需要的形状。
优点:
①可制成多种复杂形状尺寸准确的敏感栅;②与被测件粘结面积大;②散热条件好,允许电流大,提高了输出灵敏度;④横向效应小;⑥蠕变和机械滞后小,寿命长。
缺点:电阻值的分散性大

,最后再加上保护层。
优点:应变灵敏系数大,允许电流密度大。
存在问题:温度稳定性差。
(二)应变片的粘贴
应变片是用粘合剂粘贴到被测件上的。粘合剂形成的胶层必须准确迅速地将披测件应变传进到敏感栅上。粘合剂的性能及粘贴工艺的质量直接影响着应变片的工作特性,如零漂、蠕变、滞后、灵敏系数,线性以及它们受温度变化影响的程度。
对粘合剂和粘贴工艺有严格要求
三、金属应变片的主要特性
(一)灵敏系数
灵敏系数由实验确定。
实际应变片的K值比单丝的K值要小,造成此现象原因是横向效应。还有粘结层传递变形失真。
1、定性分析
当将应变片粘贴在被测试件上时,由于其敏感栅是由n条长度为l1的直线段和(n-1)个半径为r的半圆组成,若该应变片承受轴向应力而产生纵向拉应变εx时,则各直线段的电阻将增加,但在半圆弧段则受到从+εx到-μεx之间变化的应变。
(二)横向效应
将直的电阻丝绕成敏感栅之后,虽然长度相同,但应变状态不同,其灵敏系数降低了。这种现象称横向效应。
总的作用结果:将直的电阻丝绕成敏感栅后,虽然长度不变,应变状态相同,但圆弧段横向收缩引起阻值减小量对轴向伸引起阻值增加量起着抵消作用。因而同样应变阻值变化减小,K值减小,此现象为横向效应。

应变片置于二维应力场,即有,又有。
横向效应系数
横向效应在圆弧段产生,消除圆弧段即可消除横向效应。
为了减小横向效应产生的测量误差,现在一般多采用箔式应变片,其圆弧部分尺寸较栅丝尺寸大得多,电阻值较小,因而电阻变化量也就小得多。
(三)机械滞后、零漂和蠕变
加载和卸载特性曲线之间的最大差值称为应变片的滞后值。
零漂:粘贴在试件上的应变片,在温度保持恒定没有机械应变的情况下,电阻值随时间变化的特性称为应变片的零漂。
蠕变:粘贴在试件上的应变片,温度保持恒定,在承受某一恒定的机械应变,其电电阻值随时间变化而变化的特性称为应变片的蠕变。一般来说,蠕变的方向与原应变量变化的方向相反。