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传感器与检测技术（第五版）主编徐科军第二章

作者：哀鸦

0浏览2023-09-27 10:47:31

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第二章电阻式传感器原理与应用

2.1 电阻应变式传感器

2.1.1 电阻应变片的工作原理（p33-p35）

1、金属的电阻应变效应

电阻表达式

电阻的相对变化量

灵敏系数

电阻相对变化量

2、电阻应变片

对于电阻应变片，金属材料的电阻率随应变产生的变化很小，所以可得：

2.1.2 电阻应变片的特性（p35-p38）

市售的金属应变片的电阻已趋于标准化，主要规格有60、120、350、600和1000欧姆等，其中120欧姆的用的最多。

1、电阻应变片的灵敏系数

，，其中K称为电阻应变片的灵敏度系数。

电阻应变片的灵敏度系数K小于金属单丝的灵敏度系数K。（原因）

粘结层传递变形失真

还存在横向效应

2、横向效应

原因：应变片的横栅部分将纵向丝栅部分的电阻变化抵消了一部分，从而降低了整个应变片的灵敏度。

解决：横向效应给测量带来了误差，其大小与敏感栅的构造及尺寸有关。敏感栅的纵向丝栅越窄、越长，而横栅越宽、越短，则横向效应的影响越小。

3、温度误差及其补偿

（1）温度误差

敏感栅的金属丝阻止随温度变化的关系可由下式表示：当温度变化时，金属丝阻止变化：（虚假输出）

当试件与金属丝材料的线膨胀系数不同时，由于环境温度的变化，金属丝会产生附加变形，从而产生附加电阻：（。）

总附虚假误差：

（2）温度补偿方法

电桥补偿法

当被测试件不承受应变时，在同一温度调整电桥达到平衡：=0

应变片补偿法

选择式自补偿应变片：

双金属敏感栅自补偿应变片：

热敏电阻补偿法

2.1.3 电阻应变片的测量电路（p38-p40）

1、电路电桥的工作原理

输出电压:

当

2、非线性误差及其补偿

单桥臂理想的线性关系：

非线性误差：

半桥差动电路输出电压：

半桥电路图

全桥差动电路输出电压：

全桥电路图

单臂

半桥电路不仅能消除非线性误差，而且还使带电桥的输出灵敏度比单臂工作效率提高了一倍，同时还能起温度补偿作用。全桥电路不仅能消除非线性误差，而且还使带电桥的输出灵敏度比单臂工作效率高四倍，同时还能起温度补偿作用。

2.1.4 电阻应变片传感器的应用（p40-P48）

1、应变式力传感器

（1）柱式力传感器（p40-41）：其中E为弹性元件的弹性模量

（2）梁式力传感器（p41-42）：

（3）薄壁圆环式力传感器（p42）

（4）机器人腕力传感器（p42-43）

2、应变式压力传感器

（1）膜片式压力传感器（p43-p44）

（2）筒式压力传感器（p44）

（3）组合式压力传感器（p44-45)

3、应变式容器内液体重量传感器（p45-46）输出电压：；。由这两公式得出输出电压为：

4、应变式加速传感器（p46）

5、应变式扭矩传感器（p46-48）

6、应变式张力传感器（p48）

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