电阻式传感器工作原理及结构图解分析
时间: 2020-08-14 16:45 浏览次数: 当前栏目:行业新闻编辑:中山手机棋牌游戏
电阻式传感器工作原理及结构图解分析电阻式传感器种类繁多,应用广泛,其基本原理就是将被测物理量的变化转换成电阻值的变化,再经相应的测量电路显示或记录被测量值的变化。

  电阻式传感器工作原理及结构图解分析

  电阻式传感器种类繁多,应用广泛,其基本原理就是将被测物理量的变化转换成电阻值的变化,再经相应的测量电路显示或记录被测量值的变化。

  9.2.1 电阻应变式传感器

  ? ば应变式传感器是基于测量物体受力变形所产生应变的一种传感器,最常用的传感元件为电阻应变片。

   ↑さK应用范围:可测量位移、加速度、力、力矩、压力等各种参数。

  め° 应变式传感器特点

  变式传感器特点

  ね①精度高↖,测量范围广;

  ②使用寿命长,性能稳定可靠;

  ③结构简单,体积小,重量轻;

  ④频率响应较好,既可用于静态测量又可用于动态测量;

  ⑤价格低廉,品种多样,便于选择和大量使用。

 つ 1、应变式传感器的工作原理

  (1) 【】金属的电阻应变效应

   ? 金属导体在外力作用下发生机械变形时,其电阻值随着它所受机械变形(伸长或缩短)的变化而发生变化的现▌象,称为金属的电阻应变效应。

  ? ○┮ 公式推导:

  若金属丝的长度为L,截面积为S,电阻率为ρ,其未受力时的电阻为R,则:

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  ┝

  (9.1)

  ? 如果金属丝沿轴向方向受拉力而变形,其长度L变化dL,截面积S变化dS,电◣阻率ρ变化 ㎡う ,因而引起电阻R变化dR。将式(9.1)微分,整理可得:

  ぺ

  (9.2)

  对▼于圆形截面有: 男

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  (9.3)

  ? が 为金属丝轴向相对伸长,即轴向应变;而 ※べ 卐 则为电阻丝径向相对伸长,即径向应变,两者之比即为金属丝材料的泊§松系数μ,负号表示符号相反,有:

  

  (9.9)

  将式(9.9)代入(9.3)得:

  ひ

  (9.5)

 $ 将式(9.5)代入(9.2),并整理得:

  

  (9.6)

  或き

  (9.7)

 ゑ K0称为金属丝的灵敏系数,其物理意义是单位应变所引起的电阻相对变化。

  K0称为金属丝的灵敏系数,其物理意义是单位应变所引起的电阻相对变化。

  ? ♂? 公式简化过程:

  由式ぷ ¤ 可以明显看出,金属材料的灵敏系数受两个因素影ず响:

  一个是受力后材料的几何尺寸变化所引起的,即 ◎ 项;另一个是受力后材料的电阻率变化所引起的,即 ぶ♀ 项。对于金属材料 △ぽぉ 项比 $ 项小得多。大量实验表明,在电阻丝拉伸比例极限范围内,电阻的相对变化与其所受的轴向应变是成正比的,■即K0为常数,于是可以写成:

  ÷◆

  (9.8)

  通常金属电阻丝囍的K0=1.7~4.6。

  通常金属电阻丝的K0=1.7~4.6。

  (2) 应变片的基本结构及测量原理

  应变片的基本结构

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  l 称为の栅长(标距),b称为栅宽(基宽), ◇b×l称为应变片的使用面积。应变片的规格一般以使用面积和电阻值表示,如3×20mm2,120Ω。

  结构简介>>

  电阻丝应变片是用直径为0.025mm具有高电阻率的电阻丝制成的。为了获得高的阻值,将电阻丝排列成℉栅状,称为敏感て栅,并粘贴在绝缘的基底上。电阻丝的两端焊接引线。敏感栅上面粘贴有保护作用的覆盖层。

  ? 应变式传感器是将应变片粘贴于弹性体表面或者▓直接将应变片粘贴于被测试件上。弹性体或试件的变だ形通过基底№和粘结剂传递给敏感栅,其电阻值发生相应的变化,通过转换电路转换为电压或电流的变化,即可测量应变。若通过弹性体或试件把位移、力、力矩、加速度、⊙压力等物理量转换成应变,则可测量上述各量,而做成各种应变式传感器。

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