电测法传感器课件

R1
P
R2
x
f
h b
l
B
R1
R2
A
C
R4 R3
D R4
特点：失真小，灵敏度高
二、 弹簧组合式位移传感器
标尺 拉簧
悬臂梁 导杆
应变片
P
f2 l0
l f1
f f1 f2
设：k1、k2 分别为悬臂梁和弹簧的刚度系数。
P k1 f1 k2 f2
P k1 f1 k2 f2
f2
k1 k2
f1
f
k1 k2 k2
R4
RE/2 RL/2
Rt
RE/2
D
RL/2
RS/2
RS/2
V
§6-2 测力传感器
一、拉压弹性元件 1、柱式弹性元件 不带膜片——可采用空心截面以提高 抗弯截面模量
1 t 2 t
d 1 2 1
d 1
R1 R2
B
R1
R2
A
C
D
1 3 t 2 4 t
P bh2E d
24l
R1 R3
P
h
R2 R4 l
b
B
R1
R2
A
C
R4 R3
D
PP
R1
R4
R2 R3
B
R1
R2
A
C
R4 R3
D
2、圆环式弹性元件
P
纯圆环
M A 0.318 PR0 M B 0.182 PR0
1 3 M t
2 4 M t
R1
A
R4
R2
B
R3
纯圆环
d 1 2 3 4 4 M
第六讲 应变式传感器
用途：
测量荷重 压强 扭矩 位移 加速 度
等各种力学参数
CYB-601拉式称重传感器
称重传感器、力传感器
CYB-602压式称重传感器
压力传感器、变送器
CYB-801型静止扭距传感器 CYB-820S本安防爆扭距传感器
直线、旋转位移传感器 非接触式位移传感器
混凝土应变传感器
§6-1 基本原理
热处理——提高强度，减小滞后和蠕变，增加稳定性 时效处理——消除残余应力
另：静态和动态加载处理 3、应变计的的选择与粘贴
考虑使用期限
三、传感器的标定
标定 1．加载情况与实测条件一致，注明使用环境 2．精度高一级 3．测试仪器精度高3—5倍 4．满量程反复3—5次；额定量程分5—10级反复至少3次，再取 平均值，制成图或表。
t
h
r p R
R2 R1
R3 R4
B
R1
R2
A
C
R4 R3
D
1 3 rmax t 2 4 r t
d 1 2 3 4 2 rmax r
故：
d
31 2
4 Eh 2
R2 R2 3r 2 p
二、筒式
理论解
P(2 )
E n2 1
pd
D
n = D/d
1 3 t 2 4 t d 1 2 3 4 2
EA d
41
带膜片——可承受横向载荷，用以消 除横向力和弯矩的影响。
膜片
特点： 承载大
2、平板开孔式弹性元件
3
B
R1
R2
A
源自文库
C
R4 R3
D
二、弯曲弹性元件
1、悬臂梁式弹性元件
1 3 M t 2 4 M t
d 1 2 3 4 4 M
由材料力学
M
E
M EW
6Pl Ebh2
B
R1
R2
A
C
R4 R3
D
§6-3 压力传感器
一、膜式
理论解
r
3 p(1 2 )
8Eh 2
R2 3r 2
t
3
p(1 8Eh
2
2
)
R2 r2
圆心处
tmax rmax
3(1 2 )
8E
pR2 h2
边缘处
t 0
r min
3(1 2 )
4E
pR2 h2
1 3 rmax t 2 4 r t
d 1 2 3 4
21
d
21
R1 R2
R1 R2
B
R1
R2
A
C
R2 D R1
1 3 2 2t 2 4 2 2t
d 1 2 3 4
41
d
41
R3
R1 R2
R3
R R1
4
R2
R4
B
R1
R2
R1
R2
A R4
R3
C
R4
D R3
d
41
压力与读数应变间的关系
P
A
EA
2、弹性元件材料的选择 高强度 高弹性极限
低弹性模量
稳定的物理性质
良好的机械加工和热处理性能
常用材料： 40CriNiMo 40CrNi 40CrMnMo 30CrMnSiNiA
弹性元件的制造工艺过程
退火 ——粗加工 ——热处理 ——精加工 ——时效处理
退火——便于切削加工，进刀量应小，减小加工应力
f1
测量大位移时，k2 要小。
全桥：
f (k1 k2 )l 3
6k2 (l l0 )
d
2 p2
E n2 1
特点：可用于较高的压强
B
R1
R2
A
C
R4 R3
D
壁厚较大时，内壁的切向应力大于外壁的切向应力，内壁的切向应力为
t
P
n2 n2
1 1
§6-4 位移传感器
一、 梁式弹性元件位移传感器
1、悬臂梁式
由材料力学
f Pl 3 3EI
Px
EW
半桥
d
2
3xh 2l 3
f
2、双悬臂梁式
性能指标 1．非线性 2．滞后 3．重复性
四、供桥电压的选择
经验公式
u0 2 RPgFg
式中： R —应变计电阻
Fg —敏感栅的面积
Pg —敏感栅上的功率密度。
五、传感器的电路补偿
1．初始不平衡 RZ
2．零漂
Rt
3．灵敏度漂移 RE
4．非线性
RL
5．输出灵敏度 RS
B
R1
R2
RZ
A
R3
C uBD
B
R1
R2
由材料力学
M
E
M EW
1.09PR0 Ebh2
A
C R4 R3
P bh2E d
D
4.36 R
有加载端头圆环
M
A
PR0 2
(sin 0 0
cos0 )
MB
PR0 2
(sin 0 0
1)
式中 0 为等厚度部分的角度。
P
R2 R3 R1 R4
A
B 0
P
B
R1
R2
A
C
R4 R3
D
三、剪切弹性元件
一、传感器的构造与原理
传感器的构造 弹性元件 电阻应变计
传感器的原理
选择弹性元件 及结构形式
弹性元件合理 外 部位布应变片 力
应变片随弹性 元件变形
测量应变值并 转换成力
二、传感器的设计
设计要求 灵敏度高 非线性误差小 重复性好 湿度影响小 足够的动态频率范围
1、弹性元件结构的设计原则 结构简单 刚性好 整体性好 对作用力位置的变化和干扰力的影响不敏感 有效区的线性好 有效区具有最大应变值 工作区的最佳额定应变值 工作区的工艺性能好 自身具有过载保护或便于设置过载保护装置 安装方便，互换性好
1、轮辐式剪切弹性元件
由材力知：
max
3PQ 2A
3P 8bh
45
1
E
max
1
E
3P 8bh
P
8bhE
31
45
特点：
1．受力点位置改变时，不会引起输出的 变化。贴片稍有误差对输出影响也很小。
2．尺寸小、重量轻。
P h
b
B
R1
R2
A
C
R4 R3
D
2、梁式剪切弹性元件
P
P R4
R3
消除弯矩影响