电阻应变式传感器要点
电阻式应变式传感器 使用方法
电阻式应变式传感器使用方法电阻式应变式传感器是一种常见的测量物理量的传感器，它依靠电阻值的变化来检测应变量的变化。
电阻式应变式传感器广泛应用于材料力学、结构工程、自动控制等领域，并且具有测量范围广、精度高、灵敏度高、响应速度快等优点。
使用电阻式应变式传感器进行应变测量，需要注意以下几个步骤：1. 安装传感器。
在进行测量之前，需要将传感器安装在需要测量的物体表面上。
通常使用粘合剂将传感器牢固地固定在物体表面上，确保传感器与物体表面之间无空隙。
安装时需要注意传感器的方向和位置，以使其可以准确地接收到应变信号。
2. 连接导线。
将传感器颜色相同的导线分别接入电源和测量仪表，确保连接稳定可靠。
在连接导线时需要注意引线的关键部位，如接口处应避免弯曲和扭曲，以免影响信号传输。
3. 校准传感器。
在进行实际测量之前，需要对传感器进行校准操作，以保证测量结果的准确性和可靠性。
校准可以通过应用已知应变强度的负载或通过比较不同读数的方式进行。
校准操作必须按照传感器厂家提供的说明书或者专业人士的指导进行。
4. 进行测量。
连接密采集电压表或其他测量设备并打开电源，在需要测量的物体上施加应变。
通过监测传感器输出的电信号、计算和处理数据，可以得到测量物体的应变值。
1. 传感器的选型。
应按照测量对象的特点，如温度、形状、强度等特点进行选型，在选择传感器时需要考虑所需的精度、测量范围等因素，并根据需要选择一种合适的传感器。
2. 传感器的安装。
传感器与被测物体之间应平整牢固，尽可能避免使用粘合剂等材料对传感器产生影响。
3. 校准传感器。
校准操作是保证测量结果准确和可靠的前提，需要按照相关规范和说明书严格执行校准步骤。
4. 环境影响。
传感器受环境的影响比较大，如在强电、强磁等情况下会产生干扰，需要采取相应措施来减少影响。
总之，电阻式应变式传感器在测量物理量方面具有很高的精度和灵敏度，并在工业生产和科学研究等领域有着广泛的应用。
其使用需要根据传感器的特点、测量对象的特点和测量环境等因素来进行考虑，以确保测量结果的准确性和可靠性。
《电阻应变式传感器》课件
1
电阻应变效应简介
深入了解电阻应变效应的基本原理和工作机制。
2
变形与电阻变化的关系
解释传感器受力变形时导致电阻变化的关系。
3
应变片的材料和制作工艺
探索应变片所使用的材料和制作工艺，以及其对传感器性能的影响。
电路设计
桥式电路的原理
了解桥式电路在电阻应变式传感 器中的作用和原理。
电阻应变式传感器的电路 设计要点
常见故障及排除方法
提供常见故障和ห้องสมุดไป่ตู้题的排除方法，确保传感器 的正常运行。
结论
1 优缺点和特点
总结电阻应变式传感器的优缺点和特点，了解其适用性和局限性。
2 市场前景和研究方向
展望电阻应变式传感器在未来的市场前景和可能的研究方向。
《电阻应变式传感器》 PPT课件
这是一份关于电阻应变式传感器的课件，将介绍该传感器的概述、原理、电 路设计和应用实例，帮助您理解其优缺点和市场前景。
传感器的概述
电阻应变式传感器
了解什么是电阻应变式传感器以及其在不同领 域的应用。
传感器的类型和特点
探索不同类型的传感器及其独特的特点和优势。
电阻应变式原理
探索设计电路时需要注意的关键 要点。
信号放大与滤波电路的设计
讲解信号放大和滤波电路在传感 器中的设计原则。
应用实例
1
工业自动化控制
展示电阻应变式传感器在工业领域中实
航空航天、汽车和建筑
2
际应用的案例。
探索电阻应变式传感器在航空航天、汽 车和建筑等领域的广泛应用。
维护与保养
维护周期和方法
讲解电阻应变式传感器的维护周期和适当的维 护方法。
传感器技术(2)-电阻应变式
电源
电阻应变计
机械应变
放大、显示
∆R R
变化
电桥电路
工作方 式
电阻应变仪
U(I) 变化
桥臂关 系
负载
11
全等臂 电桥 Z 1 = Z 2 = Z 3 = Z 4 电压输出桥：R L → ∞ , I = 0 功率输出桥： U、 I
12
2
二、直流电桥及输出特性
初始平衡条件：
eφ =
U0=
E ∆R1 ∆R 2 ∆R 3 ∆R 4 ( − + − ) 4 R1 R2 R3 R4
18
3
4、应用 举例
被测非电量 弹性 应变
（ 2）应变计式加速度传感器 元件 传感元件 电阻 (应变片)
m
（ 1）应变式力传感器
电子自 动秤
m
例 2-11 筒形结构的称重传感器 FF F 惯性系 统： a F
a = F /m
适用频率： 10 ~ 60Hz
+ cx + kx = 0 m x
π-压阻系数， E—弹性模量
6
—— 半导体材料的电阻相对变化与线应变成正比
1
（ 3）导电丝材的应变电阻效应
五、电阻应变片的分类
金属丝 式应变片 金属箔 式应变片 半导体应变片
dR = K 0 ⋅ε R
金属
几何尺寸变化
K 0 = Km = (1 + 2u ) + C (1 − 2u )
电阻率变化
金属丝 材的应变电阻效应以结构尺寸变化为主， K m=1.8 ~ 4.8 半导体
RL → ∞, I 0 → 0
E
13
SV =
U 0 E = Kε 2
2.1 电阻应变式传感器
r r0
(a) 拉伸
(b) 压缩
绝对伸长 Δl 0
绝对压缩 Δl 0
Δr 0
Δr 0
传感器及检测技术
轴向应变 径向应变 泊松系数
y
Δl F l0 AE E
x
r r0 Δr F r0 r0 AE
y x
反映物质形变程度， 反映物质弹性特征（0.2 ~ 0.4）， E是材料的弹性模量. E钢=2.0*1011N/m2 E铝=0.7*1011N/m2
在AB，BC两个臂上分别接上工作片，温度影响将互相抵消。
4
3
U
BD
E R1 4 R1
R R
3
3
EK 4
1 2
对臂测量
传感器及检测技术
在AB，CD两个臂上接工作片，BC，DA接温度补偿 片。四个臂的电阻同处一个温度场，温度影响相互抵消。
传感器及检测技术
电阻相对变化量为：
l
dR dL d dA R L A
2r 2(r-dr)
F 若电阻丝是圆形的， 则A=πr ²,对r 微分 得dA=2πr dr，则： l+ dl
金属丝的应变效应
dA 2rdr dr 2 2 A r r
传感器及检测技术
令
dL y — —金属的轴向应变 L dr x — —金属的径向应变 r
E R1 R2 R3 R4 EK U DB （ ） U DB 4 1 2 3 4 4 R1 R2 R3 R4
读
1
2
3
4
式中： 1、 2、 3、 4分别代表四个应变片所感受的应变值，
电阻应变式传感器
提出问题？
当Ui值确定后, n值取何值时使K最高？
解决办法：
当dK/dn=0 时，求K的最大值。
U0 n K Ui R1 ( 1 n )2 R1
dK 1 n 3 dn 1 n
Ui 求得n=1时, K为最大值 K 4 即： 在电桥电压确定后, 当R1=R2=R3=R4时, 电桥电 压灵敏度最高, 此时有
结论：
U i R1 U0 4 R
当电桥电压Ui和电阻相对变化量ΔR1/R1一定时, 电桥的输出电压及其灵敏度也是定值, 且与各桥臂电 阻阻值大小无关。
d.存在的不足
R1
B R2
Io
A
R3 D R4
C RL
Uo
放大器
（1）考虑：
＋
Ui －
应变片R1工作时, 其电阻值变化很小， 即：△R1很小 电桥相应输出电压也很小，即：Uo很小
Ui －
K
分析可知：
U0 n Ui R1 (1 n)2 R1
—— 电桥电压灵敏度
① 电桥电压灵敏度K正比于电桥供电电压Ui Ui↑→ K↑ 但供电电压Ui的提高受到应变片允许功耗的限 制，所以要作适当选择; ② 电桥电压灵敏度K=K(n) ， 恰当地选择桥臂比n 的 值，保证电桥具有较高的电压灵敏度。
特点： （1）测量量程大；
（2）防爆；
（3）可靠； （4）成本低。
钢丝
煤气包
原理 直接将代表煤气包储量的高度 变化转换为钢丝的电阻变化
玩具机器人（广州中鸣数码）
原理
直接将关节驱动电机的转动角 度变化转换为电阻器阻值变化
电子称
原理 将物品重量通过悬臂梁转化结 构变形再通过应变片转化为电 量输出。
《电阻应变式传感器》课件
03
电阻应变式传感器的测量电路
直流电桥测量电路
优点
简单、可靠、稳定性好。
缺点
对温度变化敏感，需要采取温度 补偿措施。
交流电桥测量电路
优点
对直流电源的稳定性要求较低，可以减小电源波动对测量结 果的影响。
在工业生产过程中，电阻应变式压力传感器被广泛应 用于压力控制、流量控制等场合，如气瓶压力监测、 管道压力监测等。
汽车行业
汽车发动机、气瓶、刹车系统等都需要用到压力传感 器，来监测和控制各种气体和液体的压力。
位移传感器的应用实例
自动化生产线
在自动化生产线上，位移传感器被用来检测和控制系 统中的物体位置，如机器人手臂的定位、传送带的物 体位置检测等。
电阻应变式传感器
目 录
• 电阻应变式传感器简介 • 电阻应变式传感器的类型与特性 • 电阻应变式传感器的测量电路 • 电阻应变式传感器的误差来源与补偿方法 • 电阻应变式传感器的应用实例
01
电阻应变式传感器简介
定义与工作原理
定义
电阻应变式传感器是一种将应变转换为电阻变化的传感器，通过测量电阻的变 化来测量受力状态。
总结词
半导体应变式传感器具有高灵敏度、 低温度系数和良好的线性等优点。
详细描述
半导体应变式传感器利用半导体的压 阻效应，即当半导体受到外力作用时 ，其电阻值会发生变化。这种传感器 常用于测量加速度、压力和振动等物 理量。
陶瓷电阻应变式传感器
总结词
陶瓷电阻应变式传感器具有耐高温、耐 腐蚀、高绝缘性和良好的稳定性等特点 。
应变式传感器的基本知识
电桥电压灵敏度正比于电桥供电电压， 供电电压越高， 电桥电压灵敏度越高，但供电电压的提高受到应变片允许功耗的限制，所以要作适当选择； 电桥电压灵敏度是桥臂电阻比值n的函数，恰当地选择桥臂比n的值，保证电桥具有较高的电压灵敏度。
？当E值确定后，n取何值时才能使KU最高？
01
02
分析：
01
引入原因：由于应变电桥输出电压很小，一般都要加放大器，而直流放大器易于产生零漂，因此应变电桥多采用交流电桥。
原理：金属导体或半导体在受到外力作用时，会产生相应的应变，其电阻也将随之发生变化。
K
电流: 小
施加力F
?
R
K接通时
安培表指示
安培表变化
电阻：大—>小
让我们来做个应变效应的实验Go!!!
荷重传感器原理演示
§4.3 电阻应变式传感器
荷重传感器上的应变片在重力作用下产生变形。轴向变短，径向变长。
01
对于粘贴好的应变片，当温度恒定时，不承受应变时，其电阻值随时间增加而变化的特性，称为应变片的零点漂移。
产生的原因：敏感栅通电后的温度效应；应变片的内应力逐渐变化；粘结剂固化不充分等。
如果在一定温度下，使应变片承受恒定的机械应变，其电阻值随时间增加而变化的特性称为蠕变。一般蠕变的方向与原应变量的方向相反。
半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的压阻效应而制成的一种纯电阻性元件 。当半导体材料某一轴向受外力作用时，其电阻率会发生变化。
半导体应变片的灵敏系数比金属丝式高50～80倍， 但半导体材料的温度系数大，应变时非线性比较严重， 使它的应用范围受到一定的限制。
半导体应变片的突出优点是体积小，灵敏度高，频率响应范围宽，输出幅值大，不需要放大器，可直接与记录仪连接，使测量系统简单。但其温度系数大，应变时非线性较严重。
应变式传感器工艺要点
应变式传感器工艺要点在电阻应变计的各种安装方法中，粘贴法应用最多。
应变计粘贴质量的好坏，是决定应变测试成功与否的关键因素之一，因此，粘贴时必须严格按照粘贴的工艺流程进行操作。
一、应变计粘贴和防护的工艺流程：(1)应变计选择→(2)胶粘剂选择→(3)构件打磨→(4)表面清洗→(5)画线定位→(6)应变计清洗→(7)涂敷底胶→(8)应变计粘贴→(9)加热固化→(10)贴片质量检查→(11)引线连接→(12)质量检查→(13)常温及温度性能补偿→(14) 质量检查→(15) 性能测试→(16)防护处理。
二、应变计粘贴工艺方法使用不同粘结剂粘贴应变计的工艺是有差异的，这里我们只对其中的一些共同性的内容加以介绍。
（1）应变计的准备应变计的准备是指应变计的选择、应变计检查和应变计表面处理。
应变计的选择我们在前面已经做了专门介绍，这里仅介绍其它两方面的内容。
a．应变计检查：包括外观检查和阻值检查外观检查主要查看基底和盖层有否破损，敏感栅有否锈斑，引线有无折断的危险，敏感栅排列是否整齐，有无短路、缺口、断栅、划伤和变形，基底是否有气泡、皱折、坑点存在。
测量电阻应该精确到0.1Ω。
b．应变计表面处理应变计在使用前，要用脱脂棉浸无水乙醇擦洗，注意两面都要清洗，对没有盖层的应变计，要顺着敏感栅的方向轻轻擦洗，洗净后用红外线灯或其它烘干装置烘干备用。
（2）粘贴表面的处理为了使应变计粘贴牢固，需要对粘贴表面进行机械、化学处理，处理范围约为应变计面积的3～5倍。
首先除去油污、锈斑、氧化膜、镀层、涂料等，根据试件材料选用粒度为220～400#的砂纸进行打磨，并打出与贴片方向呈45°角的交叉条纹，然后用浸有丁酮或丙酮的脱脂棉球清洗打磨部位，并用无水乙醇清洗至棉球上不见任何污渍为止。
注意，擦洗时要沿单一方向进行，不要来回交替擦拭。
清洗干净的表面要避免再次污染（如用嘴吹气）及手触摸，待溶剂挥发表面完全干燥后立刻贴片。
为保证应变计粘贴位置的准确，可用无油圆珠笔芯或划针在贴片部位轻轻划出定位线。
电阻应变式传感器构造解析
电阻应变式传感器构造解析电阻应变式传感器是一种常见的传感器类型，用于测量物体的应变情况。
它通过测量电阻的变化来间接测量物体的应变或变形。
1. 什么是电阻应变式传感器？电阻应变式传感器由一个弹性体和一个电阻网格组成。
当受力施加在弹性体上时，弹性体会发生形变，导致电阻网格的阻值发生变化。
这个变化可以被测量，并转换为相应的电信号。
这种传感器可以测量应变、压力、重量、位移等各种物理量。
2. 电阻应变式传感器的构造电阻应变式传感器的主要构造包括弹性体和电阻网格。
弹性体通常使用金属箔片、电阻栅膜或电阻线成型。
电阻网格是由敏感电阻组成的，它们的连接形式可以是全桥、半桥或四电阻桥。
这些部件通常安装在一个封装盒内。
3. 电阻应变式传感器的工作原理当外力作用于弹性体上时，会导致弹性体发生应变或变形。
这些应变或变形会导致电阻网格阻值的变化。
一般来说，应变增加会导致电阻增加，而应变减少则导致电阻减小。
通过测量电阻的变化，我们可以推断出物体的应变情况。
4. 电阻应变式传感器的应用电阻应变式传感器广泛应用于各种领域，包括机械工程、土木工程、航空航天、汽车工程等。
在机械工程中，它们可以用于测量材料的应变强度和应力分布。
在汽车工程中，它们可以用于测量车身的应变，评估车辆的结构强度。
5. 电阻应变式传感器的优缺点电阻应变式传感器具有一些优点，例如简单、成本低、易于测量和安装，同时具有一定的线性性和灵敏度。
然而，它们也有一些缺点，如易受温度和湿度的影响，对外界干扰比较敏感。
总结与回顾：电阻应变式传感器是一种常见的传感器类型，通过测量电阻的变化来间接测量物体的应变或变形。
它由弹性体和电阻网格组成，利用弹性体的形变引起电阻的变化。
电阻应变式传感器广泛应用于机械工程、土木工程、航空航天、汽车工程等领域。
尽管它们有一些优点，但也需要注意温度和湿度的影响，并对可能的干扰信号保持警惕。
个人观点与理解：作为电阻应变式传感器，它在工程和科学领域中起着举足轻重的作用。
第5章-电阻应变式传感器
第5章电阻应变式传感器学习要点：1.掌握传感器的工作原理及性能2.了解传感器的结构、种类3.掌握测量电路及其补偿方法4.掌握应变片的布置及接桥方式5.了解传感器的应用电阻应变式传感器的基本原理是将被测非电量转换成与之有确定对应关系的电阻值，再通过测量此电阻值达到测量非电量的目的。
一、工作原理及结构参数1. 电阻应变片的工作原理电阻应变片分为金属电阻应变片和半导体应变片。
金属电阻应变片的工作原理是基于导体材料的“电阻应变效应”，半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的“压阻效应”。
当电阻丝受到拉伸或压缩时，其几何尺寸和电阻值同时发生变化，电阻的相对变化为ρρ+εμ+=d)21(RdRx对于金属材料来说，电阻应变效应是主要的。
由于压阻系数很小，电阻率的变化可以忽略不计，所以有 x)21(RdRεμ+=其灵敏度 0/12xdRRSμε==+对于半导体材料来说，其压阻效应远大于其应变效应，所以有xLEdRdRεπρρ==其灵敏度 ERdRSLxπε==0和金属电阻应变片相比，半导体应变片具有灵敏度系数大，横向效应小，机械滞后小，尺寸小等优点，但是，半导体应变片多数用薄硅片制成，容易断裂，其测试时的可测应变范围通常限制在3000με左右，而金属电阻应变片的可测应变值达40000με。
另外，半导体应变片的温度稳定性差，测量较大应变时非线性严重，所以其应用仍然受到一定的限制。
当同样长度的线材制成金属电阻应变片时，试件的轴向应变使敏感栅电阻发生变化，同时敏感栅半圆弧部分产生的横向应变也将使其电阻发生变化。
应变片的这种既受轴向应变影响，又受横向应变影响而引起电阻变化的现象称为横向效应。
横向效应的存在使得在测量纵向应变时，圆弧部分产生了一个负的电阻变化，从而降低了应变片的灵敏度系数。
减小横向效应的措施主要有：1）按标称灵敏度系数的测定条件使用；2）减小横向效应系数C，采用短接措施或采用箔式应变片；3）针对实际情况，重新标定在实际使用的应变场下，应变片的应变灵敏度系数。
电阻应变式传感器的工作原理
电阻应变式传感器的工作原理
电阻应变式传感器是一种常用的传感器，它能够将物体的应变变化转化为电阻的变化，从而实现对物体应变的测量。
其工作原理主要包括应变测量、电阻变化和信号输出三个方面。
首先，电阻应变式传感器的工作原理涉及应变测量。
当外力作用于物体时，物体会产生应变，即长度、形状或体积的变化。
电阻应变式传感器利用这种应变的变化来进行测量。
在传感器的表面或内部，通常会粘贴或安装一些应变片或应变电阻片。
当物体发生应变时，这些应变片或应变电阻片也会产生相应的应变，从而导致其电阻值发生变化。
其次，电阻应变式传感器的工作原理还包括电阻变化。
应变片或应变电阻片的电阻值会随着物体的应变而发生变化。
一般来说，当物体受到拉伸应变时，电阻值会增加；当物体受到压缩应变时，电阻值会减小。
这种电阻值的变化可以通过电路进行测量和记录。
最后，电阻应变式传感器的工作原理还涉及信号输出。
传感器内部的电路会将电阻值的变化转化为相应的电信号输出。
这个电信号通常会被放大、滤波和转换，最终输出为与物体应变相关的电压信号或电流信号。
这样的信号可以被连接到数据采集系统或控制系统中，实现对物体应变的准确测量和监测。
总的来说，电阻应变式传感器的工作原理是通过应变测量、电阻变化和信号输出实现对物体应变的测量和监测。
通过对这些原理的深入理解，我们可以更好地应用电阻应变式传感器，实现对物体应变的精确测量和控制。
电阻应变传感器实验报告
一、实验目的1. 理解电阻应变式传感器的基本原理和结构。
2. 掌握电阻应变式传感器的测量方法及其在工程中的应用。
3. 通过实验验证电阻应变式传感器在不同应变条件下的响应特性。
二、实验原理电阻应变式传感器是利用电阻材料的应变效应，将机械变形转换为电阻变化的传感器。
其基本原理如下：当电阻丝受到拉伸或压缩时，其长度和截面积将发生变化，从而导致电阻值的变化。
这种电阻值的变化与应变值呈线性关系。
通过测量电阻值的变化，可以计算出应变值。
实验中使用的电阻应变式传感器主要由电阻应变片、引线、电桥电路和电阻应变仪组成。
三、实验器材1. 电阻应变式传感器2. 电桥电路3. 电阻应变仪4. 拉伸装置5. 载荷装置6. 电流表7. 电压表8. 电阻箱四、实验步骤1. 将电阻应变式传感器安装到拉伸装置上，确保传感器与拉伸装置的连接牢固。
2. 将电桥电路连接到电阻应变仪上，并调整电桥电路的平衡。
3. 通过拉伸装置对传感器施加不同等级的拉伸力，记录相应的应变值。
4. 使用电阻应变仪测量电阻值的变化，并计算应变值。
5. 重复步骤3和4，验证电阻应变式传感器在不同应变条件下的响应特性。
五、实验结果与分析1. 电阻应变式传感器在不同应变条件下的响应特性实验结果表明，电阻应变式传感器在不同应变条件下的响应特性良好，其电阻值的变化与应变值呈线性关系。
当拉伸力逐渐增大时，电阻值也随之增大，且变化趋势与应变值的变化趋势基本一致。
2. 电阻应变式传感器的灵敏度实验结果表明，电阻应变式传感器的灵敏度较高。
在相同的应变条件下，电阻应变式传感器的电阻值变化较大，说明其具有较高的灵敏度。
3. 电阻应变式传感器的线性度实验结果表明，电阻应变式传感器的线性度较好。
在一定的应变范围内，电阻应变式传感器的电阻值变化与应变值呈线性关系，说明其具有较高的线性度。
六、实验结论1. 电阻应变式传感器是一种有效的应变测量装置，具有灵敏度高、线性度好等优点。
2. 电阻应变式传感器在工程中具有广泛的应用前景，如结构健康监测、材料力学性能测试等。
电阻应变式传感器安全操作及保养规程
电阻应变式传感器安全操作及保养规程一、前言电阻应变式传感器在测量、控制等方面有着广泛的应用，具有精度高、响应快、结构简单等优点。
但在使用过程中，也需要注意安全操作和保养，才能保证其性能和寿命。
二、安全操作2.1 安装前的准备在安装传感器前，必须明确测量范围、精度、传感器类型等性能参数和技术参数，确保成套设备的可靠性和稳定性，避免因性能和参数不符而导致的误差。
同时，应选用符合国家标准和行业标准的安装规范进行安装，如电缆接线规范、固定方式、连接方式等，避免因安装不规范而引起的故障和损坏。
2.2 使用时的注意事项在使用电阻应变式传感器时，针对不同的场合、工况、环境，要注意以下几点：•温度：传感器不能超温使用，否则会出现误差，甚至导致故障和损坏。
应根据传感器的温度范围选择合适的工作环境。
•湿度：传感器不能潮湿，否则会影响性能和寿命，甚至导致漏电、短路等危险。
应根据传感器的防护等级选择合适的环境。
•电磁干扰：传感器对电磁干扰很敏感，应避免使用在电磁场强干扰的场合。
•保护：传感器应保护好，防止外力或振动对其造成损害。
•连接：电缆连接应牢固可靠，防止因接触不良、线路松动等妨碍测量和控制。
•静电：应注意防止传感器产生静电和静电损坏。
2.3 停用后的处理当电阻应变式传感器停用后，应将其清洁干净，并采取以下措施：•禁止拆卸；•保留清晰完整的标志和铭牌；•将传感器存放在干燥、通风、无腐蚀性和无腐蚀的环境中，避免存放在潮湿和有腐蚀性的环境中；•注意防护，避免外力损坏。
三、保养3.1 日常保养日常保养是保障电阻应变式传感器正常使用和寿命的重要环节。
具体措施如下：•定期采用合适的清洁方法和工具，将传感器表面的灰尘和污物清除干净。
•定期检查传感器接线是否松动，电缆是否老化变质，如有破损或断开的现象，应及时更换。
•定期检查传感器是否存在腐蚀、损伤或外力损伤的情况，对于存在异常情况的传感器应及时进行维修或更换。
3.2 定期检修定期检修是保障电阻应变式传感器长期稳定运行的必要措施。
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未经本公司书面授权，本手册中之任何部分皆不可以任何形式影印、复制或网络传播北京杰创永恒科技有限公司目录一、产品简介 (3)二、实验箱组成 (3)三、产品特点 (4)四、传感器 (4)五、V9.0数据采集卡及处理软件 (5)JC-SCS-V2.0传感器系统实验箱实验举例 (7)实验一应变片单臂特性实验 (7)实验二应变片半桥特性实验 (13)实验三应变片全桥特性实验 (14)*实验四应变片单臂、半桥、全桥特性比较 (16)实验五应变直流全桥的应用—电子秤实验 (17)实验六应变片的温度影响实验 (19)*实验七应变片温度补偿实验 (21)JC-SCS-V2.0传感器系统实验箱说明书一、产品简介JC-SCS-V2.0传感器系统实验箱主要用于各大、中专院校开设的“传感器原理”“自动检测技术”“非电量电测技术”“测量与控制”“机械量电测”等课程的实验教学。
JC-SCS-V2.0实验箱的传感器采用原理与实际相结合，便于学生加强对书本知识的理解，并在实验过程中，通过信号的拾取，转换，分析，培养学生作为一个科技工作者具有的基本操作技能与动手能力。
同时配有辅助智能传感器实验系统，让学生完全动手进行编程，完成相关设计性实验。
二、实验箱组成SCS-XS传感器实验箱如下图所示：主要由机头、主板、信号源、传感器、数据采集卡、PC接口、软件等各部分组成。
1、机头由应变梁(含应变片、PN结、NTC R T热敏电阻、加热器等)；振动源(振动台)；升降调节杆；测微头和传感器的安装架(静态位移安装架)；传感器输入插座；光纤座及温度源等组成。
2、主板部分主板部分有八大单元电路组成：智能调节仪单元；频率／电压显示(F/V表)单元；音频振荡器（1KHz～10KHz可调）和低振荡器 (1Hz～30Hz可调)单元；直流稳压电源输出单元(提供高稳定的±15V、＋5V、±4V、＋1.2V～＋12V可调等)；数据采集和RS232 PC接口单元；传感器的输出口单元；转动源单元；各种传感器的调理电路单元。
3、信号源1）温度源＜150℃（可调）；、2）振动源 1Hz～30Hz；3）转动源 0～2400r/min4、传感器：详见四、传感器（共十九种传感器）5、数据采集卡及处理软件：详见五、V9.0数据采集卡及处理软件6、实验箱：供电：AC 220V 50Hz 功率0.2kW实验箱尺寸为515×420×185(mm)。
三、产品特点1、结合了SCS-9XX系列和SCS-2000系列的各自优点，实验箱中的传感器以原理型和工业型相结合，定性与定量相结合，更便于学生理论与实际相结合。
2、仪器配温度源等加热装置。
整个仪器采用手提式箱式结构，便于存放保管与管理。
3、各种公共源也可用于学生课程设计、毕业设计及进行一些开发性实验；电源及信号源设有保护电路，确保学生在误操作后不会损坏设备并保证学生的安全。
四、传感器五、V9.0数据采集卡及处理软件1、数据采集卡及处理软件： V9.0版V9.0版数据采集卡是在原V8.0版基础上的一个升级版本，针对目前市售的传感器实验系统所配的采集卡动态范围太小，分辨率和精度过低的缺点，V9.0版采用了工业级的解决方案，达到了很高的测量精度和动态范围，接口部分采用RS-232/USB接口，方便用户的实际使用。
该采集卡能完全满足实验的要求。
具体技术指标如下：1、接口标准：RS-232/USB接口2、A/D：12位3、通道数：可以扩展到8通道4、采样：同步、异步5、触发方式：软触发、硬触发6、采样频率：100KHz(分档可选)7、测量误差：0.2mv8、测量量程：最大可达正负15V9、支持电压、电流信号直接输入，无需配备转换器10、可以扩充D/A通道11、环境：windows98/2000/xp12、软件：配备传感器综合实验系统成套实验软件包及杰创虚拟仪器软件包(如虚拟示波器，频谱、失真度分析等)2、虚拟软件：V9.0版本软件是和V9.0采集卡配套使用，以RS-232/USB进行通讯，采用RS-232/USB标准协议，是一个高效、实时的数据采集系统。
该采集系统可单独对外部信号进行采集，也可和SCS9.0传感器实验仪软件配合在我们公司的SCS系列传感器实验仪上进行实验操作。
3、系统需求：1.操作系统：Windows 98 SE/Me/2000/XP简体中文版2.Intel Pentium Ⅲ500MHz或AMD Athlon700MHz以上3.128Mb或以上内存4.400MB以上硬盘空间供软件安装和备份5.有RS-232/USB接口6.4倍速或以上的CD-ROM4、该软件主要功能有以下几点：1．软件按照公司实验指导书编写，大部分实验能用此数据采集软件进行实验操作。
2．软件采集设置可分单步采样、定时采样、双向采样、与动态采样。
在单步采样时可以以最小二乘法与端点法分析其最大非线性误差或最大迟滞误差，在动态实验时可以分析其输入波形的频率、振幅或转速。
3．支持打印功能，能把实验结果在实验结束后即可打印出来。
4．采集卡硬件具有程控放大功能，在测量小电压时能有很高精度。
5．在数据采集时通讯速率在V8.0数据采集卡的基础上有很大提高6．数据采集软件支持RS232/USB通讯。
7．支持差动输入功能。
8．支持双通道数据采样。
具有虚拟示波器功能，并能对波形进行简单频谱、失真度分析。
JC-SCS-V2.0传感器系统实验箱实验举例实验一应变片单臂特性实验一、实验目的：了解电阻应变片的工作原理与应用并掌握应变片测量电路。
二、基本原理：电阻应变式传感器是在弹性元件上通过特定工艺粘贴电阻应变片来组成。
一种利用电阻材料的应变效应，将工程结构件的内部变形转换为电阻变化的传感器，此类传感器主要是通过一定的机械装置将被测量转化成弹性元件的变形，然后由电阻应变片将变形转换成电阻的变化，再通过测量电路进一步将电阻的改变转换成电压或电流信号输出。
可用于能转化成变形的各种非电物理量的检测，如力、压力、加速度、力矩、重量等，在机械加工、计量、建筑测量等行业应用十分广泛。
1、应变片的电阻应变效应所谓电阻应变效应是指具有规则外形的金属导体或半导体材料在外力作用下产生应变而其电阻值也会产生相应地改变，这一物理现象称为“电阻应变效应”。
以圆柱形导体为例：设其长为：L、半径为r、材料的电阻率为ρ时，根据电阻的定义式得（1—1）当导体因某种原因产生应变时，其长度L、截面积A和电阻率ρ的变化为dL、dA、dρ相应的电阻变化为dR。
对式（1—1）全微分得电阻变化率dR/R为：（1—2）式中：dL/L为导体的轴向应变量εL; dr/r为导体的横向应变量εr由材料力学得：εL= - μεr (1—3)式中：μ为材料的泊松比，大多数金属材料的泊松比为0.3----0.5左右；负号表示两者的变化方向相反。
将式（1—3）代入式（1—2）得：（1—4）式（1—4）说明电阻应变效应主要取决于它的几何应变（几何效应）和本身特有的导电性能（压阻效应）。
2、应变灵敏度它是指电阻应变片在单位应变作用下所产生的电阻的相对变化量。
(1)金属导体的应变灵敏度K：主要取决于其几何效应；可取（1—5）其灵敏度系数为：K=金属导体在受到应变作用时将产生电阻的变化，拉伸时电阻增大，压缩时电阻减小，且与其轴向应变成正比。
金属导体的电阻应变灵敏度一般在2左右。
(2) 半导体的应变灵敏度：主要取决于其压阻效应；dR/R<≈dρ⁄ρ。
半导体材料之所以具有较大的电阻变化率，是因为它有远比金属导体显著得多的压阻效应。
在半导体受力变形时会暂时改变晶体结构的对称性，因而改变了半导体的导电机理，使得它的电阻率发生变化，这种物理现象我们称之为半导体的压阻效应。
且不同材质的半导体材料在不同受力条件下产生的压阻效应不同，可以是正（使电阻增大）的或负（使电阻减小）的压阻效应。
也就是说，同样是拉伸变形，不同材质的半导体将得到完全相反的电阻变化效果。
半导体材料的电阻应变效应主要体现为压阻效应，可正可负，与材料性质和应变方向有关，其灵敏度系数较大，一般在100到200左右。
3、贴片式应变片应用在贴片式工艺的传感器上普遍应用金属箔式应变片，贴片式半导体应变片（温漂、稳定性、线性度不好而且易损坏）很少应用。
一般半导体应变采用N型单晶硅为传感器的弹性元件，在它上面直接蒸镀扩散出半导体电阻应变薄膜（扩散出敏感栅），制成扩散型压阻式（压阻效应）传感器。
＊本实验以金属箔式应变片为研究对象。
4、箔式应变片的基本结构应变片是在用苯酚、环氧树脂等绝缘材料的基板上，粘贴直径为0.025mm左右的金属丝或金属箔制成，如图1—1所示。
(a) 丝式应变片 (b) 箔式应变片图1—1应变片结构图金属箔式应变片就是通过光刻、腐蚀等工艺制成的应变敏感元件，与丝式应变片工作原理相同。
电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，这就是电阻应变效应，描述电阻应变效应的关系式为：ΔR／R＝Kε式中：ΔR／R为电阻丝电阻相对变化，K 为应变灵敏系数,ε=ΔL/L为电阻丝长度相对变化。
5、测量电路为了将电阻应变式传感器的电阻变化转换成电压或电流信号，在应用中一般采用电桥电路作为其测量电路。
电桥电路具有结构简单、灵敏度高、测量范围宽、线性度好且易实现温度补偿等优点。
能较好地满足各种应变测量要求，因此在应变测量中得到了广泛的应用。
电桥电路按其工作方式分有单臂、双臂和全桥三种，单臂工作输出信号最小、线性、稳定性较差；双臂输出是单臂的两倍，性能比单臂有所改善；全桥工作时的输出是单臂时的四倍，性能最好。
因此，为了得到较大的输出电压或电流信号一般都采用双臂或全桥工作。
基本电路如图1—2（a）、（b）、（c）所示。
（a）单臂（b）半桥（c）全桥图1—2 应变片测量电路（a）单臂Uo＝U①－U③＝〔(R4＋△R4)／(R4＋△R4＋R3)－R1／(R1＋R2)〕E＝｛〔（R1＋R2）（R4＋△R4）－R1（R3＋R4＋△R4）〕／〔（R3＋R4＋△R4）（R1＋R2）〕｝E设R1＝R2＝R3＝R4，且△R4／R4＝ΔR／R＜＜1，ΔR／R＝Kε。
则Uo≈(1／4)(△R4／R4)E＝(1／4)(△R／R)E＝(1／4)KεE(b) 双臂(半桥)同理:Uo≈(1／2)(△R／R)E＝(1／2)KεE(C) 全桥同理:Uo≈(△R／R)E＝KεE6、箔式应变片单臂电桥实验原理图图1—3 应变片单臂电桥实验原理图图中R1、R2、R3为350Ω固定电阻，R4为应变片； W1和r组成电桥调平衡网络，供桥电源直流±4V。