应变片的自补偿法ppt课件

金属电阻丝未受力时的电阻为
R l
A
ρ ——电阻丝的电阻率； l ——电阻丝的长度；
A —电阻丝的截面积。
l
l
F r
r
金属电阻丝应变效应
F
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R l
A
电阻丝受到拉力F作用时
dR dl dA d R l A
wenku.baidu.comdR
d
R (1 2)
其中：
dl
l
dA 2 dr Ar
dr dl
r
l
d E （半导体）
根据基片和覆盖层的材质不同 可以分为纸基和胶基等。 引线常用直径为0.10～0.15mm 的镀锡铜线，并与敏感栅两输 出端焊接。
引线
l栅长 b基宽
覆盖层 基片
b
l 电 阻 丝式 敏 感 栅
金属丝式电阻应变片的结构
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箔式电阻应变片
箔式电阻应变片的敏感栅是利用光刻、腐蚀等工艺制成的一种很薄的 金属箔栅， 其厚度一般为0.003~0.01mm，可制成各种形状的敏感栅 （即应变花）。 优点： 1、制造工艺能保证线栅的尺寸正确线条均匀，大批生产时电阻值离 散度小，能制成任意形状以适应不同的测量要求。电阻线栅的基长可 以做得很小，以适用于应变梯度大的场合。 2、横向效应很小。 3、表面积和截面积之比大， 散热性能好，允许通过的电流较大。 4、柔性好，蠕变小，疲劳寿命长。 5、生产效率高，便于实现生产工艺自动化。
dr dl
r
l
＝ F
S
＝ dl
l
E＝ 3
二、 常见的弹性敏感元件
变换力的弹性敏感元件
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常见的弹性敏感元件
变换压力的弹性敏感元件
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§4.3 电阻应变式传感器 应变式荷重传感器的外形及应变片的粘贴位置 F
R4 R1 R2
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悬臂梁
一端固定，一端自由的弹性敏感元件. 特点是结构简单、加工方便。 灵敏度比等截面轴及圆环高，用于较小力的测量。 分为等截面悬臂梁和等强度悬臂梁.
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2 金属电阻应变片的材料 对金属电阻丝材料应有如下要求：
b
L0
h
L
等截面悬臂梁
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等强度悬臂梁
当梁的自由端有力F作用时，沿 梁的整个长度上的应变处处相 等，它的灵敏度与梁长度方向 的坐标无关。
应变片处的ε为
6FL bh2 E
为了保证等应变性，作用力F必 须加在梁的两斜边的交汇点处。
b0
L
h
b
等强度悬臂梁
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3.2 电阻应变片的工作原理
电阻应变片的工作原理是基于应变效应，即导体或半导体材料 在外界力的作用下产生机械变形时，其电阻值相应发生变化， 这种 现象称为“应变效应”。
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电阻应变片型号的编排规则
电阻应变片的型号包括内容如下：类别、基底材料种类、标准电阻---敏感栅长度、敏感 栅结构形式、极限工作温度、自补偿代号（温度和蠕变补偿）及接线方式。 如B F 350 -- 3 AA 80 （23） N6 – X的含义是：
B:表示应变计类别(B:箔式;T:特殊用途;Z:专用(特指卡玛箔))； F:表示基底材料种类(B:玻璃纤维增强合成树脂;F:改性酚醛;A:聚酰亚胺;E:酚醛-缩 醛;Q:纸浸胶;J:聚氨酯)； 350:表示应变计标准电阻； 3：表示敏感栅长度（mm）； AA：表示敏感栅结构形式； 80：表示极限工作温度（℃）； 23：表示温度自补偿或弹性模量自补偿代号(9:用于钛合金; M23:用于铝合金;11:用 于合金钢、马氏体不锈钢和沉淀硬化型不锈钢;16:用于奥氏体不锈钢和铜基材料;23:用 于铝合金;27:用于镁合金;)； N6：表示蠕变自补偿标号(蠕变标号:T8，T6，T4，T2，T0，T1,T3,T5,N2，N4， N6，N8，N0，N1，N3，N5，N7，N9)； X：表示接线方式(X:标准引线焊接方式;D:点焊点;C:焊端敞开式;U:完全敞开式，焊 引线;F:完全敞开式，不焊引线；X**:特殊要求焊圆引线，**表示引线长度；BX**： 特殊要求焊扁引线，**表示引线长度；Q**: 焊接漆包线，**表示引线长度；G**:焊 接高温引线，**表示引线长度)。
F
固定点
F
固定点
电缆
电缆
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等截面悬臂梁
悬臂梁的横截面积处处相等。 在任一指定点A，上下表面的应变大
小相等，符号相反。 设梁的截面厚度为h，宽度为b，总
长为L。在距离自由端L0处的ε为
6FL0
bh2 E
在等截面梁的不同部位产生的应变是 不相等的，最大应变产生在梁的根部, 这对电阻应变式传感器中应变片粘贴 的位置提出了较高的要求。
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应变式电阻传感器
3.1 弹性敏感元件 3.2 电阻应变片的工作原理 3.3 应变片的种类 3.4 电阻应变片的特性 3.5 电阻应变片的测量电路 3.6 应变式传感器的应用
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3.1 弹性敏感元件
一、概念： 变形：物体因外力作用而改变原来的尺寸或形状。 弹性形变：在外力去掉后完全恢复其原来的尺寸和形状的变形。 弹性元件：具有弹性形变特点的元件。 应力（σ）：单位横截面积S上所受的力。 应变（ε）：在应力的作用下长度的相对变化量。 弹性模量（E）：根据虎克定律在材料弹性范围内σ／ε为常数。
阻丝平行排列而成。 箔式电阻应变片：敏感栅是利用光刻、腐蚀等工艺
制成的一种很薄的金属箔栅。
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丝式电阻应变片
金属丝式电阻应变片由敏感栅、 基片、覆盖层、粘合层和引线 等组成。 敏感栅由直径0.01～0.05mm的 具有很高电阻率的金属细丝平 行排列而成。常用的电阻丝材 料有铜镍（康铜）合金、镍铬 合金、铂、铂铬合金、铂钨合 金、卡玛丝等。
电阻丝的灵敏系数
dR
d
K
R
1 2
1 2 (金属) E (半导体)
为半导体的压阻系数
r为电阻丝的半径 μ为电阻丝材料的泊松比 E为半导体材料的弹性模量
半导体应变片与金属电阻应变片相比：灵敏度高，温度系数大，非线性严重。
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3.3 应变片的种类
1、金属电阻应变片的种类 丝式电阻应变片：敏感栅由直径0.01～0.05mm的电
第3章 应变式传感器
电阻应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换 为电阻变化的传感器。
传感器的构造由在弹性元件上粘贴电阻应变敏感 元件构成。当被测物理量作用在弹性元件上时， 弹性元件的变形引起应变敏感元件的阻值变化， 通过转换电路转变成电量输出，电量变化的大小 反映了被测物理量的大小。
应变式电阻传感器是目前在测量力、力矩、压力、 加速度、重量等参数中应用最广泛的传感器之一。