第四章电阻应变式传感器PPT资料74页

式（4）变换为式(5)
x x0 t (j)(j)22 (j0 )(2j)0 21 ( 0 /2 02 )2j 0
(5)
幅频特性为 A()xt ()
/2 0
相频特性为
x 0
1 022 42 02 （6）
arct12a n // 002
1
令
M
10 2
2
2
420
（7）
则
2
a
xM x M
应力、应变
、挠度
应变片 电阻变化 测量
电路
电压、电流
辅助 电源
减小测量电桥非线性误差，一是减小量程 （减小⊿R），二是降低应变片的灵敏度K。
应变片（电阻） 测量 直流电桥（电压）
单臂桥 平衡条件 电压误差 最佳阻值
近似公式 精确公式
电压
结论有前提
－ －
结论有前提
电桥采用恒流供电与恒压供电相比非线性 误差并未消除，仅仅减小一倍，对于电压输出 灵敏度并未改善。 3.采用高桥臂比，较小桥路输出非线性 思考：
R/R U
H (s) 1
H (s) 2
H (s) 3
H (s) 4
质量块： 由 Fma，
等强度梁：由 h F ，
2l 2 0
得 H(s)F m
1
a
得
h
H(s)
2
F l2 2
0
应变片： 由 R k ，得 H(s)R/Rk
R
3
0
差动电桥：由U UE R ， 得 H(s) U UE
2 R out
d2x dx m mC t Kx0
d2t dt t
（1）
由 xxx，可得 x xx代入式（1）
t
0
m
m
0
t
m d2x0xtC dt xK x 0
d2 t
dt t
m d2xt Cdt x K xm d2x0
d2t dt t
d2t
（2）
对（2）式进行拉斯变换
(m 2 C s K s )x m 2 xs
0 t 0b3E h 0hb2E h
由式（3—14） 6lF 得 a 2 l2 •
bh 2E
0h
（10）
源自文库
令 k 2 l 2 ，结构参数确定后为常数，则加速度
0 h
ak ，所以 a （线性函数）
应变片加速度传感器系统框图
加速度 惯性力
应变
电阻变化
电压
质量块
等强度梁
应变片
差动电桥
传递函数框图
a Fma
4 R/R 2
所以，应变片式加速度传感器输出电压为
U ou tm •h 2 l2• k 0• U 2 E• a m • h 2 • k 2 l0 2 • U E• a（11）
0
0
对式（11）进行标度变换，得到被测体加速度为
a
22l2 0
•U
mhU k out
0E
4.6.3组合式压力传感器
膜片
阻尼系数 —— C
弹性体的刚度 —— K
被测体绝对位移—— x 0
..
质量块绝对位移—— x m
x a 质量块相对位移—— x
t
振动体 电阻应变片加速度传感器的物理模型
弹簧的弹性力
F Kx
K
t
阻尼器阻尼力
.
F C
Cxt
质量块的惯性力
d2x F mam m
m
d2t
当受力平衡时，有
n
F i
0
则有
i 1
d c dV V
d V d A d l 2 (12 )
V Al
d c(12)
勃底特兹明
b
应变片所测的应变，是应变片基长内的平均值
dR k
R
指 示 应 变
机械应变
应变计的机械滞后特性
指
示 应
变
P0
时间
应变计的蠕变和零漂特性
指 示 应 变
真实应变
应变极限
10%真实应变
应变波在各种材料中的传播 速度不同
2 2 l l
2 2
2l
2l l
对于正弦波输入信号
电阻应变片的误差与 l（应变片的基长）
和 f（输入信号频率）成正比与 v（应变波
传播速度）成反比
电阻应变片工作频率取决于试件材料 和应变片的基长
电阻应变式传感器的构成
被测非电量 弹性敏感 元件
t
2 0
2
（8）
0
0
a——被测体线加速度，a2x0 。
当 /1时 M1 ，则（8）式变为
0
x 1a
t
2
0
（9）
质量块相对位移 x a（加速度） t
若采用等强度梁作弹性元件，则 x 为梁的挠度。 t
由式（3—15）x 6l3F a ，将其代入式（9）得 t bh2E
a2x26l3F2l2•6lF
t
0
得到传递函数 H(s)xt (s) m2s
x m2sC sk 0
令 K
0
m
——传感器的固有频率
C
2 mK
——相对阻尼比
代入上式，有 xt (s)
s2
x s2 2s2
0
0
0
（3） （4）
当被测物体作简谐运动时，即 xx sint
0
0m
式中 被测物体运动角频率。
在正弦信号作用下，做傅里叶变换，即，js
起的，一般情况K0等于2左右。 2.电阻应变片的种类、特点、结构和主要参数。
3.应变片可测输入信号的频率
4. 直流电桥的分类，各类桥路输出电压与电桥灵敏度及非 线性误差的关系。
5.温度对电阻式应变片的影响，常用的补偿方法。
6.应变式传感器的结构。
谢谢
如果改为两路恒流源供电情况会如何？ 应变片串联电压输出灵敏度？（改变） 应变片并联电压输出灵敏度？（未改变）
R t R 0 1 t R 0 R 0 t
应变片本身
两种材料膨胀系数不同
桥 路 补 偿
3
+
2
-
o
-+
补偿膜片 工作膜片
差动电桥
F=m
ma
K
C
质量块的质量 —— m
P
悬臂梁
波纹管
RR
双端固定梁
RR
RR
• 本章小结
电阻应变效应
静态特性
应变片
测
动态特性
量
测量电路（单臂桥、半桥、全桥）
自身
环境温度引起误差 两种材料
补偿（桥路、自补偿、热敏电阻）
应变式压力传感器（平膜片、组合）
电阻应变片的应用 应变式加速度传感器
1.电阻应变片的工作原理（应变效应），灵敏度系
数 K0(12E), K(1KH)Kx ,K是由于横向效应引