电阻应变式传感器实例

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电阻应变式传感器在电子秤中的应用

１引言
电子秤中的电阻应变式传感器又称称重传感器，是一种能够将重力转变为电信号的力～电转换装置，是电子衡器的一个关键部件。能够实现力一电转换的传感器有多种，但绝大多数衡器产品所用的还是电阻应变式称重传感器。电阻应变式称重传感器结构简单，价格低廉，精度较高，线性度好，且能够在相对比较差的环境下使用。因此电阻应变式称重传感器在电子衡器中得到了广泛的运用。
４．１柱式称重传感器
电阻应变式传感器的使用方法主要有两种。第一种是将应变片直接粘贴于被测构件上，用来测量构件的应变或应力；第二种是将应变片粘贴于弹性元件上，与弹性元件一起构成电阻应变式传感器。弹性元件将被测物理量转换为成正比变化的应变，再通过应变片转换为电
阻变化输出。电阻应变式传感器应变电阻的变化是极其微弱的，电阻相对变化率仅为０．２９６左右。要精确地测量这么微小的电阻变化是非常困难的，
般的电阻测量仪表无法满足要求。通常采用惠斯通电桥电路进行测量，将电阻相对变化△Ｒ一～Ｒ转换为电压或电流的变化，再用测量仪表或电阻应变式传感器专用测量电路便可以简单方便地进行测量。惠斯通电桥电路如图１所示。Ｒｌ、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４为四个桥臂的电阻，电桥的供电电压为ｕ，电桥输出电压为。在被测物体未施加作用力时，应变为零，应变电阻没有变化，四个桥臂的初始电阻满足Ｒ１／Ｒ２＝Ｒ３／Ｒ４时，桥路输出电压Ｕ＾为零，即桥路平衡。如果电桥电压保持不变，电桥的输出电压ｕＯ可以用下式近似表

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

电阻应变片压力传感器实验报告

电阻应变片压力传感器实验报告电阻应变式传感器&压力传感器实验报告电阻应变式传感器&压力传感器——实验报告院系：管理学院姓名：胡阳学号：PB12214074电阻应变式传感器实验内容1、自己设法确认各传感器的受力是拉伸还是压缩力，并用图示说明。

2、利用所提供的元件连接单臂电桥，桥电压由万用表给出，记下零点电压。

3、依次增加砝码，测量单臂电桥的m~U定标曲线。

有了定标曲线后，就作成了一台简易的电子秤。

提示：电子秤的量程约2公斤，请勿加载过重的物体，以免损坏应变片。

4、测量待测物体的质量。

5、连接全桥电路，重复1~3步。

6、比较电路的灵敏度。

7、实验总结数据处理:1.单臂，全桥的定标线（一）单臂电桥-52.6-52.7U/mV-52.9-53.0-53.1-53.20100200300400500m/gLinear Regression for Data1_B:Y = A + B * XParameter Value Error------------------------------------------------------------A -53.17155 0.00501B 0.00107 1.65553E-5------------------------------------------------------------ R SD N P------------------------------------------------------------ 0.99952 0.00692 6 0.0001（二）全桥：0.0530.0520.051U/V0.0490.0480100200300400500600m/gLinear Regression for Data1_B:Y = A + B * XParameter Value Error------------------------------------------------------------A 0.05271 2.06453E-5B -7.33992E-6 5.71108E-8------------------------------------------------------------R SD N P-------------------------------------------------------------0.99985 3.02908E-5 7 0.0001------------------------------------------------------------2、待测物体质量，比较两种电路灵敏度：单臂电桥：U= -53.17155 +0.00107 * m ; 待测物体电压：-52.57mV代入式子求得待测物体质量：m=562.20g全桥电路：U=0.05271 +（-7.33992E-6）* m；待测物体电压：0.0493V代入式子求得待测物体质量：m=464.58g单臂电桥S1=0.00107（mV/g）全桥电路S2=0.00734（mV/g）可知S3S2S1，即全桥电路的灵敏度高，单臂电桥的灵敏度低。

电阻应变式传感器实验报告

电阻应变式传感器实验报告电阻应变式传感器实验报告导言：电阻应变式传感器是一种常见的传感器类型，广泛应用于各个领域。

本实验旨在通过实际操作和数据收集，了解电阻应变式传感器的原理和应用。

一、实验目的本实验的目的是通过测量电阻应变式传感器在不同应变下的电阻变化，了解其工作原理和特性。

同时，通过实验数据的处理，掌握电阻应变式传感器的灵敏度和线性范围。

二、实验器材和原理1. 实验器材：- 电阻应变式传感器- 电源- 电压表- 电流表- 变压器- 桥式电路- 数据采集仪2. 实验原理：电阻应变式传感器是利用材料在受力作用下产生应变，从而改变电阻值的原理。

当传感器受到外力作用时，其内部的应变片会产生应变，从而导致电阻值的变化。

通过测量电阻值的变化，可以间接得到外力的大小。

三、实验步骤1. 将电阻应变式传感器连接到桥式电路中，调节桥臂上的电阻，使得桥路平衡。

2. 施加外力，使传感器产生应变。

3. 通过电压表和电流表测量桥路的电压和电流值。

4. 记录不同应变下的电压和电流值，并计算电阻值的变化。

四、实验数据处理1. 根据实验记录的电压和电流值，计算电阻值的变化。

2. 绘制电阻值与应变的关系曲线，分析其线性范围和灵敏度。

3. 根据实验结果，评估电阻应变式传感器的性能和适用范围。

五、实验结果和讨论根据实验数据处理的结果，我们可以得出电阻应变式传感器在不同应变下的电阻变化曲线。

通过分析曲线，我们可以确定其线性范围和灵敏度。

同时，我们还可以评估传感器的稳定性和精确度。

六、实验结论通过本实验，我们深入了解了电阻应变式传感器的工作原理和特性。

实验结果表明，电阻应变式传感器具有较好的线性范围和灵敏度，适用于各种测量场合。

然而，其稳定性和精确度仍需进一步改进。

七、实验总结本实验通过实际操作和数据处理，使我们对电阻应变式传感器有了更深入的认识。

同时，也让我们了解到传感器在实际应用中的一些局限性和改进方向。

通过不断的实验和研究，我们可以进一步提高传感器的性能和精确度，以满足不同领域的需求。

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，

电阻应变片式传感器及应用

对于微小变化，d 故有，R

S
L
L L 2 S S S
L 应变： L 引入两个概念 D D 泊松比： L L

R L S R L S
2DD S S 4 4 S D 2 S D
R1 U U R1 1 2 R R1 2 4 R 1 R1 2R
R R1 1 1 R1 1 2R R1 0 2R
U o
U R1 4 R
以上说明：单臂工作时，输出电压与应变片电阻变化率之间是近
似的线性关系，实际上是非线性关系。这会带来非线性误差。
压阻式固态压力传感器
利用扩散工艺制作的四个半导体应变电阻处于同一硅片上，工艺一致性好，灵敏度相等，漂移抵消，迟滞、蠕变非常小，动态响应快。
压阻式固态压力传感器的隔离、承压膜片
隔离、承压膜片可以将腐蚀性的气体、液体与硅膜片隔离开来。
p 压阻式固态压力传感器
内部结构
信号处理电路
导体的电阻随着机械变形而发生变化的现象，称为电阻应变效应

金属应变片有:丝式和箔式优点:稳定性和温度特性好. 缺点:灵敏度系数小.

应变效应：
受外力F作用应力 L，S， R
dR dL L d L dS 对R按应力求全微分得： 2 d S d S d S d
r r t t 若半导体只沿纵向受应力，则 r E 式中： r t 纵向、横向压阻系数 E 半导体弹性模数
R (1 2 r E ) r E R
r t 纵向、横向应力纵向应变
' ' R1' R1 1，R2 R2 1，R3' R3 1，R4 R4 1，

《电阻应变式传感器》课件

薄膜电阻应变式传感器利用薄膜材料制作，具有高灵敏度、低热误差等特点；微型电阻应变式传感器则具有体积小、重量轻、易于集成等优点，常用于微机电系统等领域。
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。

电阻应变式传感器实验

③ 用实验仪音频振荡器输出频率为 5KHZ/2Vp-p激励电压，必须从LV插口输出，作为交流电桥供桥电压。
④ 用示波器的“CH1”接相敏检波器的调制信号输入端“4”，“CH2”接相敏检波器的载波信号输入端“5”，调整移相器，使其两信号的波形同相，若此时系统输出不为零，重新反复调整w1,w2及移相器，以确保系统输出为零，且移相器的输出与相敏检波器的输入信号同相。
R1 R2 R3 R4
R5
RX
R6
R7
RW1
RW2
C
2）差分放大器电路单元
差动放大器也是一个电路模块，它是由集成运算放大器组成的增益可调的交直流放大器。可以接成同向、反相放大器，增益可达1～100倍。差动放大器就其功能来说，是放大两个输入信号之差。由于它在电路和性能方面有着许多的优点，因此成为集成运放的主要组成单元。此差动放大器模块主要由运放OP-07组成，它的电路原理如图所示：
3、电阻应变式传感器的用途与特点
主要用于：能转化成形变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。其主要特点是：① 结构简单，使用方便，性能稳定、可靠；② 灵敏度高，频率
响应特性好，适合于静态、动态测量. ③ 环境适应性好，应用领域广泛。
⑤在应变传感器的托盘上放置一只砝码（20克），读取数显表数值，依次增加砝码和读取相应的数显表值，直到160-200g砝码加完。记下实验结果填入表，关闭电源。
⑥ 根据实验测量结果，计算出全桥灵敏度S，并作出V—X关系曲线。
重量交流全桥（克）
20 40 60 100 120 140 160 180 200
弹
应
性
变

电阻应变式传感器的应用

改变力的大小即可改变传感器输出图1-1电桥电路 IRJ3 *IXnxB.S应支传感器实验模枫liw实验一电阻应变式传感器的应用一一电子称实验一、实验目的1、了解和掌握电阻应变式传感器的工作原理和特性；2、了解和掌握电阻应变式全桥测量电路的优点及应变式全桥测量电路的应用；3、掌握电阻应变式传感器的标定方法和误差的计算方法。

二、实验原理电阻应变式传感器由弹性体、电阻应变片和电桥电路三部分组成，当弹性体受力作用时产生变形£，粘贴在弹性体上的四个电阻应变片R1、R2、R3、R4受到变形作用而产生电阻的变化△R1、A R2、A R3、△R4，将受力性质相同的两个电阻应变片接入电桥的对边，不同性质的应变片接入电桥的邻边，四个电阻应变片组成如图1-1所示电桥，当电桥的两端加上电压时，传感器受力作用时，由于电桥的阻值不平衡，则在电桥的另两端将有电压输出，该输出电压与外加的力成比例, 电压的大小。

三、实验仪器与设备QSCGQ-ZT2型测控技术试验台、CGQ-001实验模块、CGQ-013实验模块、应变式传感器、砝码、电压表、±15V 电源、±4V 电源、万用表（自备）。

四. 实验步骤1. 按图1-2全桥实验接线图将传感器接入全桥电路，并用万用表检查桥路阻抗，电桥阻抗应为350欧；图1-2全桥实验接线图一接主盘尊—电魔输曲按主挖蕭菸救县东-电鶴输出Vi.宦!-L_；■2、从QSCGQ-ZT2型测控技术试验台中可调电源部分调整±4V电源接入CGQ-013实验模块上；3、从QSCGQ-ZT2型测控技术试验台中引入电源±15V接CGQ-001实验模块，检查无误后，合上主控箱电源开关。

4、将CGQ-001实验模块输出端V02与主控箱面板上的电压表电压输入端Vi相连，电压表的切换开关打到2V档；5、放大器调零：将CGQ-001实验模块中调节增益电位器Rw1顺时针调节到中间位置，然后进行差动放大器调零，使电压表显示0.00V。

实验一--应变式传感器

实验一应变式传感器一、应变片单臂电桥性能实验〔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弹性元件的变形转换成电阻的变化，再通过测量电路将电阻的变化转换成电压或电流变化信号输出。

它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。

(完整版)电阻式传感器例题与习题

第二章电阻式传感器原理与应用[基本要求]1. 掌握金属应变式传感器的构成原理特性；2. 掌握压阻式传感器工作原理，固态压阻器件设计特点；3. 了解电阻应变式传感器动的粘贴方法；4. 通过对电阻应变片测量电路分析，掌握直流惠斯通电桥结构形式及特点。

[例题分析]例题2-1 如果将100Ω电阻应变片贴在弹性试件上，若试件受力横截面积S = 0.5×10-4 m 2，弹性模量E =2×1011 N/m 2 ，若有F=5×104 N 的拉力引起应变电阻变化为1Ω。

试求该应变片的灵敏度系数？解：由题意得应变片电阻相对变化量1001=∆R R 根据材料力学理论可知：应变Eσε=（σ为试件所受应力，SF =σ），故应变 005.0102105.01051144=⨯⨯⨯⨯=⋅=-E S F ε应变片灵敏度系数2005.0100/1/==∆=εRR K 例题2-2 一台用等强度梁作为弹性元件的电子秤，在梁的上、下面各贴两片相同的电阻应变片(K=2）如图2-1（a)所示。

已知l =100mm 、b=11mm 、t=3mm ，E=2×104N/mm 2。

现将四个应变片接入图（b ）直流电桥中，电桥电压U=6V 。

当力F=0.5kg 时，求电桥输出电压U 0=?解：由图（a ）所示四片相同电阻应变片贴于等强度梁上、下各两片。

当重力F 作用梁端部后，梁上表面R 1和R 3产生正应变电阻变化而下表面R 2和R 4则产生负应变电阻变化，其应变绝对值相等，即Ebt Fl242316==-=-==εεεεε 电阻相对变化量为ε⋅=∆=∆-=∆-=∆=∆K RRR R R R R R R R 44223311 现将四个应变电阻按图（b ）所示接入桥路组成等臂全桥电路，其输出桥路电压为mV V Ebt FlK U K U R R U 8.170178.01023111008.95.06264220==⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅=⋅=⋅∆=εε例题2-3采用四片相同的金属丝应变片(K =2），将其贴在实心圆柱形测力弹性元件上。

电阻传感器(应变片修改)

金属丝式应变片，金属丝易脱胶，逐渐被箔式所取代。但金属丝式应变片价格便宜，多用于大批量、一次性试验。
箔式应变片中的箔栅是金属箔通过光刻、腐蚀等工艺制成的。箔式应变片与片基的接触面积大得多，散热条件较好，在长时间测量时的蠕变较小，一致性较好，目前广泛用于各种应变式传感器中。
金属丝式应变片的结构
a）圆片型热敏电阻 b）柱型热敏电阻 c）珠型
热敏电阻 d）铠装型 e）厚膜型 f）图形符号
1—热敏电阻
2—玻璃外壳 3—引出线
4—紫铜外壳 5—传热安装孔
PTC热敏电阻
PTC热敏电阻属于临界温度型（CTR）。当温度上升到某临界点时，其电阻值突然下降，可用于各种电子电路中抑制浪涌电流。大功率 PTC还可用作暖风机中的加热元件。
第二类：是将应变片贴于被测试件上，然后将其接到应变仪上就可直接从应变仪上读取被测试件的应变量。
应变式力传感器
F
F
F
F
S型力传感器
各种悬臂梁
各种悬臂梁
F
F
固定点
固定点
电缆
应变片在悬臂梁上的粘贴及受力变形
应变式荷重传感器的外形及
应变片的粘贴位置
F
R4
R
R1
2
应变式荷重传感器外形及受力位置（续）
为0.2。
所以必须使用不平衡电桥来测量这一微小
的变化量，将R
2021/7/22
/R转换为输出电压Uo。
33
什么是电桥
不平衡电桥由四个电阻R1、R2、R3、R4组成一个四边形的回路，每一边称作电桥的“桥臂”。有4个结点。在a、c结点之间接入电源Ui，而另一对结点(b、d)之间的电压差作为输出电压端Uo 。 b、d的对地电压相等时称作 “电桥平衡”；反之，称作“电桥不平衡”。电桥平衡的条件是：上下桥臂的左右位置电阻比例相等。

电阻应变式位移传感器

你们一定会问:电阻应变式位移传感器与位移传感器有什么区别吗？其实不是区别的问题，而是关系包容的问题，位移传感器是一个产品的大类，而电阻应变式位移传感器是特指这个大类下的电阻应变式原理的产品。

下面就以CFWY-II拉线位移传感器为大家举例介绍下：
高灵旗下的CFWY-II拉线位移传感器属于一款电阻应变式位移传感器，也是微型拉线（绳）位移传感器，可以用来记录测量长度0~1000mm的线性距离、模拟量型和数字量型输出，标准化接口，可以坚固耐用适合短距离，高分辨率的场合，主要特点：安装方便，设有备用安装基准面，根据需要多种选择；安装空间小，安装难度低；无需导向。

机械公差不影响测量精度。

一、CFWY-II拉线位移传感器外形尺寸图
二、CFWY-II拉线位移传感器技术指标表
蚌埠高灵传感系统工程有限公司在自主创新的基础上开发生产出力敏系列各类传感器上百个品种，各种应用仪器仪表和系统，以及各种起重机械超载保护装置，可以广泛应用于油田、化工、汽车、起重机械、建设、建材、机械加工、热电、军工、交通等领域。

公司除大规模生产各种规格的高精度、高稳定性、高可靠性常规产品外,还可根据用户具体要求设计特殊的非标传感器,以满足用户的特殊要求。

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传感器实验报告(电阻应变式传感器)

传感器技术实验报告院（系）机械工程系专业班级姓名同组同学实验时间 2014 年月日，第周，星期第节实验地点单片机与传感器实验室实验台号实验一金属箔式应变片——单臂电桥性能实验一、实验目的：了解金属箔式应变片的应变效应，单臂电桥工作原理和性能。

二、实验仪器：应变传感器实验模块、托盘、砝码（每只约20g）、、数显电压表、±15V、±4V电源、万用表（自备）。

三、实验原理：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。

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组件，如图1-1所示，四个金属箔应变片分别贴在弹性体的上下两侧，弹性体受到压力发生形变，应变片随弹性体形变被拉伸，或被压缩。

图1-1通过这些应变片转换被测部位受力状态变化、电桥的作用完成电阻到电压的比例变化，如图1-2所示R5、R6、R7为固定电阻，与应变片一起构成一个单臂电桥，其输出电压εk E R RR R R E U 4R 4E 21140=∆⋅≈∆⋅+∆⋅= （1-1） E 为电桥电源电压，R 为固定电阻值，式1-1表明单臂电桥输出为非线性，非线性误差为%10021L ⋅∆⋅-=RR γ。

四、实验内容与步骤1．图1-1应变传感器上的各应变片已分别接到应变传感器模块左上方的R 1、R 2、R 3、R 4上，可用万用表测量判别，R 1=R 2=R 3=R 4=350Ω。

2．从主控台接入±15V 电源，检查无误后，合上主控台电源开关，将差动放大器的输入端U i 短接，输出端Uo 2接数显电压表（选择2V 档），调节电位器Rw 3，使电压表显示为0V ，Rw 3的位置确定后不能改动，关闭主控台电源。

图1-2 应变式传感器单臂电桥实验接线图3．将应变式传感器的其中一个应变电阻（如R 1）接入电桥与R 5、R 6、R 7构成一个单臂直流电桥，见图1-2，接好电桥调零电位器Rw 1，直流电源±4V （从主控台接入），电桥输出接到差动放大器的输入端U i ，检查接线无误后，合上主控台电源开关，调节Rw 1,使电压表显示为零。

传感器实验报告(电阻应变式传感器)

传感器实验报告(电阻应变式传感器)
本次实验是针对电阻应变式传感器的实验，主要内容是对其结构和特性的研究。

电阻应变式传感器是一种采用变截面结构的电阻式传感器，它的材料可以做驱动电阻
变化，具有良好的特性和稳定性。

它的特征是：电阻值能够随外加应力变化而发生变化，
进而影响示值输出；电阻值随外加应力变化而发生变化，因而影响应变传感器的响应时间；采用变截面结构，使得结构紧凑，容易携带；可以非接触式监测应变，可以正确反映应变
状态；操作流程简单，易于实施。

实验流程包括以下几个方面：首先，进行电阻应变式传感器的安装；其次，用多频比
较仪测量传感器的电阻值；然后，为传感器施加恒定外力，测量其变化情况；最后，根据
测试结果绘制出静态变化曲线，用来分析电阻应变式传感器的特性。

实验结果表明，传感器的电阻随外加应力的变化而发生变化，而且变化趋势较为明显。

实验结果表明，传感器在静止应力下的电阻值较大，而当外加的应力不断增加时，传感器
的电阻值也会随之减小，当应力达到一定大小时，电阻值就会稳定在一个较小的值上。

结
果表明，电阻应变式传感器是可靠的，具有良好的特性和稳定性，能够满足各种应用要求。

本次实验对电阻应变式传感器的结构和特性进行了系统性研究，得出了正确的测试结果。

实验表明，电阻可靠，表现出很好的特性和稳定性。

由此可知，电阻应变式传感器是
一种可靠的传感器，具有工作稳定、成本低的特点，可用于各种不同的应用领域，从而满
足应用要求。

《电阻应变传感器》课件

电阻应变传感器经过适当的封装和保护，能够在恶劣环境下稳定工作。
电阻应变传感器的缺点
对温度敏感
电阻应变传感器的电阻值受温度影响较大，需
要进行温度补偿。
长期稳定性问题
长时间使用下，电阻应变传感器的性能可能会发生漂移，需要定期校
准。
低频响应较差
对于低频范围内的应变变化，电阻应变传感器的响应速度可能会比较
应变式压力传感器
总结词
利用电阻应变片的形变来测量压力的大小。
详细描述
应变式压力传感器通常由压力敏感元件、基座、电阻应变片和测量电路组成。当压力作用于敏感元件时，元件发生形变，带动应变片发生形变，导致电阻值发生变化，通过测量电路将电阻变化转换为电信号，从而实现对压力的精确测量。应变式压力传感器广泛
《电阻应变传感器》ppt课件
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目录
• 电阻应变传感器简介 • 电阻应变传感器的类型与结构 • 电阻应变传感器的测量电路 • 电阻应变传感器的应用实例 • 电阻应变传感器的优缺点与展望
01
电阻应变传感器简介
电阻应变传感器的定义与工作原理
定义
电阻应变传感器是一种将应变转换为电阻变化的传感器。
05
电阻应变传感器的优缺点与展望
电阻应变传感器的优点
高灵敏度
电阻应变传感器能够检测到微小的应变变化，因此具有很高的灵敏度。
稳定性好
电阻应变传感器易于与微电子技术相结合，实现小型化和集成化。
线性响应
电阻应变传感器的输出与输入之间具有良好的线性关系，使得测量结果更为准确。
易于实现小型化和集成化
陶瓷电阻应变片
总结词
陶瓷电阻应变片具有耐高温、耐腐蚀、抗辐射等优点，适用于各种恶劣环境下的测量。

实验二电桥测试(电阻式传感器的单臂、全桥电桥性能)实验

实验二电桥测试（1）电阻式传感器的单臂电桥性能实验一、实验目的1、了解电阻应变式传感器的基本结构与使用方法。

2、掌握电阻应变式传感器放大电路的调试方法。

3、掌握单臂电桥电路的工作原理和性能。

二、实验所用单元电阻应变式传感器、调零电桥，差动放大器板、直流稳压电源、数字电压表、位移台架。

三、实验原理及电路1、电阻应变式传感如图1-1所示。

传感器的主要部分是上、下两个悬臂梁，四个电阻应变片贴在梁的根部，可组成单臂、（双臂）半桥与全桥电路，最大测量范围为±3mm。

1─外壳2─电阻应变片3─测杆4─等截面悬臂梁5─面板接线图图1-1 电阻应变式传感器2、电阻丝在外力作用下发生机械变形时，其阻值发生变化，这就是电阻应变效应，其关系为：ΔR/ R＝KΔL/ L=Kε，ΔR为电阻丝变化值，K为应变灵敏系数，ε为电阻丝长度的相对变化量ΔL/ L。

通过施加外力引起应变片变形，测量电路将电阻变化转换为电流或电压的变化。

ρρεμd K S 1)21(++=对于金属应变片，K s 主要取决于式中的第一项。

金属的泊松比通常在0.3左右，对于大多数金属K s 取2。

本实验采用直流电桥来测量金属应变片的工作特性。

3．电桥的工作原理和特性（1）电桥的工作原理图2 是一个直流电桥．A 、C 端接直流电源，称供桥端，U o 称供桥电压；B 、D 端接测量仪器，称输出端U BD =U BC +U CD =U O [R 3/(R 3+R 4)-R 2/(R 1+R 2)] 1）由式（1）可知，当电桥输出电压为零时电桥处于平衡状态．为保证测量的准确性，在实测之前应使电桥平衡（称为预调平衡）．（2）电桥的加减特性电桥的四个桥臂都由应变片组成，则工作时各桥臂的电阻状态都将发生变化(电阻拉伸时，阻值增加；电阻压缩时，阻值减小)，电桥也将有电压输出．当供桥电压一定而且△R i <<R i 时，d U=(∂ U/∂R 1) d R 1+(∂ U/∂R 2) dR 2+(∂ U/∂R 3) dR 3+(∂ U/∂R 4) dR 4 2) 其中U =U BD ．对于全等臂电桥，R 1=R 2=R 3=R 4=R ，各桥臂应变片灵敏系数K 相同，上式可简化为d U=0.25U O (d R 1 / R 1- d R 2 / R 2+ d R 3 / R 3- d R 4 / R 4) 3）当△Ri <<R 时，此时可用电压输出增量式表示∆ U=0.25 U O (∆ R 1 / R 1- ∆ R 2 / R 2+ ∆ R 3 / R 3- ∆ R 4 / R 4) 4）式（4）为电桥转换原理的一般形式，现讨论如下：（a ）当只有一个桥臂接应变片时（称为单臂电桥），桥臂R 1为工作臂，且工作时电阻由R 变为R +△R ，其余各臂为固定电阻R （△R 2=△R 3=△R 4=0），则式（4）变为∆ U=0.25 U O (∆ R / R)= 0.25 U O K ε 5）（b ）若两个相邻臂接应变片时（称为双臂电桥，即半桥），（见图3）即桥臂R 1、R 2为工作臂，且工作时有电阻增量△R 1、△R 2，而R 3和R 4臂为固定电阻R （∆R 3=∆R 4=0）．当两桥臂电阻同时拉伸或同时压缩时，则有△R 1=△R 2=△R ，由式（4）可得△U =0．当一桥臂电阻拉伸一桥臂压缩时，则有△R1=△R，△R2=－△R，由式（4）可得∆ U=2[ 0.25 U O (∆ R / R) ]=2 [ 0.25 U O Kε] 6)（c）当四个桥臂全接应变片时（称为全桥），（见图4），R1=R2=R3=R4=R，都是工作臂，△R1=△R3=△R，△R2=△R4=－△R，则式（4）变为∆ U=4[ 0.25 U O (∆ R / R) ]=4 [ 0.25 U O Kε] 7)此时电桥的输出比单臂工作时提高了四倍，比双臂工作时提高了二倍．（3）电桥的灵敏度电桥的灵敏度S u是单位电阻变化率所对应的输出电压的大小S u=∆ U/(∆ R/ R)= 0.25 U O (∆ R1 / R1- ∆ R2 / R2+ ∆ R3 / R3- ∆ R4 / R4)/ (∆ R/ R) 8) 令 n=(∆ R1 / R1- ∆ R2 / R2+ ∆ R3 / R3- ∆ R4 / R4)/ (∆ R/ R) 9)则S u=0.25n U O 10)式中，n 为电桥的工作臂系数．由上式可知，电桥的工作臂系数愈大，则电桥的灵敏度愈高，因此，测量时可利用电桥的加减特性来合理组桥，以增加n 及测量灵敏度．3、电阻应变式传感的单臂电桥电路如图1-2所示，图中R1、R2、R3为固定，R为电阻应变片，输出电压∆ U=EKε11）E---电桥转换系数：单臂E= U0/4 半桥（双臂）E= U0/2 全桥E= U04.由10）11）可知：S u、∆ U均与电桥的工作臂数、U o供桥电压成正比；但U o 供桥电压过大会使应变片的温度变大。