电阻应变式传感器(讲稿)李江全石河子大学机电学院电气工程教研室
电阻应变式传感器 (讲 稿) 李江全 石河子大学机电学院电气工程教研室
目录一、概述1、含义2、组成二、电阻应变片1、组成2、类型3、主要参数4、测量原理5、工作特性6、贴片三、电桥电路1、电桥电路的作用2、应变片工作电桥的转换工作原理3、电桥加减特性4、应变片排列和接桥的基本原则四、应变电测法1、基本原理2、应变电测系统组成3、电阻应变测量法的主要优缺点五、电阻应变式传感器的特点及应用
目 录 一、概述 1、含义 2、组成 二、电阻应变片 1、组成 2、类型 3、主要参数 4、测量原理 5、工作特性 6、贴片 三、电桥电路 1、电桥电路的作用 2、应变片工作电桥的转换工作原理 3、电桥加减特性 4、应变片排列和接桥的基本原则 四、应变电测法 1、基本原理 2、应变电测系统组成 3、电阻应变测量法的主要优缺点 五、电阻应变式传感器的特点及应用
补充问题1、对电阻丝材料有哪些要求？常用的电阻丝材料有哪几种？2、对基底和盖片的材料有哪些要求？常用的有哪几种材料？3、对引线材料有哪些要求？常用什么材料？4、对粘结剂的质量要求有哪些？常用的粘结剂有哪几种？5、应变片敏感栅的结构型式与横向效应有何关系？6、绝缘电阻过小对测试有何影响？7、为什么要进行应变片的防潮保护？怎样进行？8、对保护涂料的要求有哪些？9、影响应变片粘贴质量的因素有哪些？10、串、并联应变片能否增加电桥的输出？对电桥输出有何影响？11、电桥的非线是怎样产生的？它对测量有何影响？如何改善电桥的非线性？12、为什么应变式传感器大多采用交流不平衡电桥为测量电路？13、制作应变式传感器应注意哪些主要问题？14、电阻应变式传感器在运用时应注意哪些问题？15、造成应变片测量误差的主要因素有哪些？
补充问题 1、对电阻丝材料有哪些要求？常用的电阻丝材料有哪几种？ 2、对基底和盖片的材料有哪些要求？常用的有哪几种材料？ 3、对引线材料有哪些要求？常用什么材料？ 4、对粘结剂的质量要求有哪些？常用的粘结剂有哪几种？ 5、应变片敏感栅的结构型式与横向效应有何关系？ 6、绝缘电阻过小对测试有何影响？ 7、为什么要进行应变片的防潮保护？怎样进行？ 8、对保护涂料的要求有哪些？ 9、影响应变片粘贴质量的因素有哪些？ 10、串、并联应变片能否增加电桥的输出？对电桥输出有何影响？ 11、电桥的非线是怎样产生的？它对测量有何影响？如何改善电桥 的非线性？ 12、为什么应变式传感器大多采用交流不平衡电桥为测量电路？ 13、制作应变式传感器应注意哪些主要问题？ 14、电阻应变式传感器在运用时应注意哪些问题？ 15、造成应变片测量误差的主要因素有哪些？
一、概述1、含义电阻应变传感器是将被测非电量通过应变片所产生的弹性变形转换成电阻变化的敏感元件。2、组成电阻应变传感器由电阻应变片、测量线路及弹性元件等部分组成。1）弹性元件是直接感受被测量，并通过其弹性变形引起粘贴其上的应变片的应变发生变化。弹性元件是传感器的关键，任何物理量，只要能通过弹性元件将它变换成应变的相应变化，都可能利用应变片进行测量。为简便起见，有时也可在机器的原来另件上粘贴应变片进行测量，不需设专门的弹性元件。2）电阻应变片是一种能将被测试件上的应变变化转换成电阻变化的传感无件。它粘贴在弹性元件上。3）测量线路（转换电路）进一步将应变片的电阻变化再转换成电压或电流的变化，以便显示或记录被测非电量的大小。一般为电桥电路。42其它附件。如：补偿元件、防护罩、接线插座等。二、电阻应变片电阻应变片（简称应变片或电阻片），又称为电阻应变计、粘贴式电阻变换器等。1、组成常用的电阻丝式应变片由下面几个部分组成：1）敏感栅（电阻丝）
一、概述 1、含义 电阻应变传感器是将被测非电量通过应变片所产生的弹性变形转换成电阻 变化的敏感元件。 2、组成 电阻应变传感器由电阻应变片、测量线路及弹性元件等部分组成。 1）弹性元件 是直接感受被测量，并通过其弹性变形引起粘贴其上的应变片的应变发生 变化。 弹性元件是传感器的关键，任何物理量，只要能通过弹性元件将它变换成 应变的相应变化，都可能利用应变片进行测量。 为简便起见，有时也可在机器的原来另件上粘贴应变片进行测量，不需设 专门的弹性元件。 2）电阻应变片 是一种能将被测试件上的应变变化转换成电阻变化的传感无件。 它粘贴在弹性元件上。 3）测量线路（转换电路） 进一步将应变片的电阻变化再转换成电压或电流的变化，以便显示或记录 被测非电量的大小。 一般为电桥电路。 4）其它附件。 如：补偿元件、防护罩、接线插座等。 二、电阻应变片 电阻应变片（简称应变片或电阻片），又称为电阻应变计、粘贴式电阻变 换器等。 1、组成 常用的电阻丝式应变片由下面几个部分组成： 1）敏感栅（电阻丝）
是应变片最重要的组成部分，是敏感元件，它将机械应变转换为电阻的变化。2）基底和盖片。应变片的电阻丝粘贴在基底上，上面再贴着盖片。基底：保持敏感栅、引线的几何形状和相对位置（即定位），并保证敏感部分和试件的绝缘，还将试件表面变形传递给电阻丝。盖片：既保持敏感栅和引线的形状和相对位置，又保护电阻丝。3）引线。从应变片的敏感栅中引出的细金属线，连接测量导线用。4）粘结剂。用于将敏感栅固定于基底上和将盖层与基底粘结在一起。2、类型常用的应变片有电阻丝式、金属箔式和半导体式三种。1）电阻丝式：工作原理：基于电阻丝的应变效应。灵敏系数K较小，输出小，横向效应大：受温度影响小，非线性误差小。根据电阻丝的形状可分为线绕式和短接式。线绕式：制造工艺简单，成本低，但横向效应大：短接式：横向效应小，传递变形好，但制造困难。按基底材质又可分为纸基的、纸浸胶基的、胶基的儿种。纸基应变片：制造简单，易于粘贴，价格低，但耐热性和耐潮性不好，多在短期的室内试验中用。纸浸胶基应变片：使用温度可提高，抗潮湿性也较好，绝缘性好，可以长期使用，蠕变、滞后小。胶基片：性能基本上和纸浸胶基的相同。2）箔式应变片：优点：粘贴牢固，蠕变小，横向效应小，可提高测量精度：散热好，充许流过较大的电流，可以输出较强的信号，提高了测量灵敏度：使用范围广，疲
是应变片最重要的组成部分，是敏感元件，它将机械应变转换为电阻的变 化。 2）基底和盖片。 应变片的电阻丝粘贴在基底上，上面再贴着盖片。 基底：保持敏感栅、引线的几何形状和相对位置（即定位），并保证敏感 部分和试件的绝缘，还将试件表面变形传递给电阻丝。 盖片：既保持敏感栅和引线的形状和相对位置，又保护电阻丝。 3）引线。 从应变片的敏感栅中引出的细金属线，连接测量导线用。 4）粘结剂。 用于将敏感栅固定于基底上和将盖层与基底粘结在一起。 2、类型 常用的应变片有电阻丝式、金属箔式和半导体式三种。 1）电阻丝式： 工作原理：基于电阻丝的应变效应。 灵敏系数 K 较小，输出小，横向效应大；受温度影响小，非线性误差小。 根据电阻丝的形状可分为线绕式和短接式。 线绕式：制造工艺简单，成本低，但横向效应大； 短接式：横向效应小，传递变形好，但制造困难。 按基底材质又可分为纸基的、纸浸胶基的、胶基的几种。 纸基应变片：制造简单，易于粘贴，价格低，但耐热性和耐潮性不好，多 在短期的室内试验中用。 纸浸胶基应变片：使用温度可提高，抗潮湿性也较好，绝缘性好，可以长 期使用，蠕变、滞后小。 胶基片：性能基本上和纸浸胶基的相同。 2）箔式应变片： 优点：粘贴牢固，蠕变小，横向效应小，可提高测量精度；散热好，允许 流过较大的电流，可以输出较强的信号，提高了测量灵敏度；使用范围广，疲