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传感器与检测技术四PPT课件.pptx
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2.1
应变式传感器
金属电阻应变
片的工作原理
1.
金属的应变效应
金属丝在外力作用下发生机械变形时其阻值将发生变化的现象
金属丝的电阻值
电阻的相对变化量
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A
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R
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R
E
r
r
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,
/
,
/
)
2
1
(
E
R
R
纵向应变
:
泊松比
:
压阻系数
:
应力值
:
灵敏系数:单位应变引起的电阻值相对变化
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:
k
0
以前者为主,则
k
0
≈1+2
μ
=
1.7~3.6
半导体:
k
0
值主要是由电阻率相对变化所决定
在电阻丝拉伸极限内,电阻的相对变化与应变成正比,
k
0
为常数
第
2
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E
R
R
k
2
1
/
2
1
0
2
1
E
0
k
0
k
R
R
2.
应变片的结构与种类
种类:丝式、箔式、薄膜应变片
1-
基片;
2-
电阻丝;
3-
覆盖层;
4-
引出线
丝式应变片结构:
金属电阻应变片,材料电阻率随应变产生的变化很小,可忽略
对同一电阻材料,
k
0
=1+2
μ
是常数。
k
0
多在~之间
第
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0
)
2
1
(
k
R
R
箔式应变片:在绝缘基底上,
将厚度为电阻
箔材,利用照相制板或光刻
腐蚀方法,制成各种需要的
形状
优点:
(1)
尺寸准确,线条均匀,适应不同的测量要求;
(2)
可制成多种复杂形状尺寸准确的敏感栅
(3)
与被测试件接触面积大,粘结性能好。散热条件好,允许
电流大,灵敏度提高
(4)
横向效应可以忽略
(5)
蠕变、机械滞后小,疲劳寿命长
缺点:电阻值的分散性大
第
4
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页
金属薄膜应变片
采用真空蒸渡、沉积或溅射等方法在薄的绝缘基片上形成厚度
在
μ
m
以下的金属电阻材料薄膜敏感栅,再加上保护层
优点:应变灵敏系数大,允许电流密度大,工作范围广,
易实现工业化生产
缺点:难控制电阻与温度和时间的变化关系
电阻应变片的
特性
性能参数:电阻值、灵敏度、允许电流、应变极限
应变片的电阻值:
60
、
120
、
200
、
350
、
600
、
1000Ω
电阻值大:可加大应变片承受电压,输出信号大,
敏感栅尺寸也增大
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