1、電阻式傳感器白第1頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五 緒論 4.1 電阻應變式傳感器的工作原理 4.2 電阻應變片的種類，材料，參數(shù) 4.3 電阻應變片的動態(tài)響應特性 4.4 電阻應變片的溫度誤差及補償 4.5 信號調節(jié)電路及電阻應變儀 4. 6 電阻應變式傳感器應用第2頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五弓形小載荷傳感器第3頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五應變式稱重組件第4頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五應變片圖第5頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五測定金屬結構應變量的應變計第6頁

2、，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五 緒 論1電阻應變式傳感器是應用最廣泛的傳感器，歷史悠久，其金屬電阻應變效應是1856年發(fā)現(xiàn)的，1936年制成第一個應變片。1938年美國麻省理工學院發(fā)明了粘貼式電阻應變計，至今已有60余年，在這60年中，由于科學技術，材料科學，工藝技術及半導體工藝集成電路技術等新技術的發(fā)展，促進了電阻應變計的進步。50年代中期，發(fā)明了箔式應變計，半導體應變計。60年代出現(xiàn)了薄膜應變計及擴散硅半導體應變計。80年代又出現(xiàn)了厚膜應變計。這些都為電阻應變式傳感器的發(fā)展提供了良好的物質原理。第7頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五緒 論2 優(yōu)

3、點：a 精度高，測量范圍廣. b 頻率響應特性較好 c 結構簡單，尺寸小，重量輕. d 可在高(低)溫、高速、高壓、強烈振動、強 磁場 及核輻射和化學腐蝕等惡劣條件下正常工作. e 易于實現(xiàn)小型化、固態(tài)化 f 價格低廉，品種多樣，便于選擇缺點：具有非線性，輸出信號微弱，抗干擾能力較差，因此信號線需要采取屏蔽措施； 只能測量一點或應變柵范圍內的平均應變，不能顯示應力場中應力梯度的變化等； 不能用于過高溫度場合下的測量。 第8頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五 應用范圍：適應于動態(tài)和靜態(tài)測量，測多種非電量。 電阻應變片 轉換電路 被 測 量 電阻阻值變化 電 信 號 非電量

4、R 電量緒 論3第9頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五4.1 電阻應變片的工作原理4.1.1金屬電阻的應變效應4.1.2 電阻應變片的結構及測試原理4.1.3 電阻應變片的橫向效應 第10頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五 4.1.1金屬電阻的應變效應金屬絲在外力作用下發(fā)生機械變形，該變形會引起金屬電阻阻值的變化,這種現(xiàn)象稱為金屬的電阻應變效應。 2r A =r 2L4.1 電阻應變片的工作原理1第11頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五LL+dL2r2(r-dr):電阻系數(shù)l:金屬導線長度A:金屬導線截面積FF當電阻絲受到拉力F

5、時,將伸長dL, 截面積將減小dA。電阻率, 因晶格發(fā)生形變等改變d,這些量引起的電阻改變dR, 對其全微分得:第12頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五由材料力學可知，徑向和軸向之間的關系為：-金屬材料的泊松系數(shù) 由:4.1 電阻應變片的工作原理2dA /A=2dr/r第13頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五 K 為金屬絲靈敏系數(shù)，即表示金屬絲單位變形時，電阻相對變化的大小，它受兩個因素影響： K由兩部分組成：前一部分是（1+2），由材料的幾何尺寸變化引起； d/后一部分為 由材料的電阻率變化引起（稱“壓阻效應”) x ， 定義：可得電阻的相對變化與

6、軸向(線)應變的關系得:壓阻效應應變效應4.1 電阻應變片的工作原理3第14頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五 4.1 電阻應變片的工作原理4柵長柵寬對金屬材料來說，主要以(1+2)影響較大，K一般實驗求得，一般金屬0.3，因此（1+2）1.6,一般注明標稱靈敏度彈性范圍在1.7-3.61內.4.1.2 電阻應變片的結構及測試原理電阻絲應變片一般用直徑為0.025的高電阻率的電阻絲繞制而成，將電阻絲排列成柵網(wǎng)狀（稱敏感柵），并粘貼在絕緣的基片上兩端焊接引線而成。第15頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五當用應變片測量時，將其粘貼在被測量對象表面上，當被

7、對象受力變形時，應變片的敏感柵隨之變形，電阻值改變 R ， 根據(jù) 得到x ，由 =Ex 得到 值。E為材料的彈性模量。為試件應力. 還需要通過轉換電路（電橋），轉換為電流電壓。 4.1 電阻應變片的工作原理5應變方向試件應變片第16頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五4.1.3 電阻應變片的橫向效應 在直線段上金屬絲受單向力拉伸時，任一端都感受相同的應變，但當彎成敏感柵之后，直線段上金屬絲感受軸向拉應變x ，但在原弧段上，軸向感受的應變是由 +x 變到-y ，所以原弧部分的電阻變化小于直線段電阻變化，產生負的電阻變化，從而降低應變片的靈敏系數(shù)，該現(xiàn)象稱為橫向效應。 在設計時

8、，應盡量減小橫向效應的影響，如用箔式應變片，原弧部分尺寸大些。目前已有許多方法來減小橫向效應。bOlrrdld0圖為 應變片敏感柵半圓弧部分的形狀。沿軸向應變?yōu)?，沿橫向應變?yōu)閞 。4.1 電阻應變片的工作原理6第17頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五4.1 電阻應變片的工作原理7 若敏感柵有n根縱柵，每根長為l，半徑為r，在軸向應變作用下，全部縱柵的變形視為L1半圓弧橫柵同時受到和r的作用，在任一微小段長度d l = r d上的應變可由材料力學公式求得 每個圓弧形橫柵的變形量l為縱柵為n根的應變片共有n-1個半圓弧橫柵，全部橫柵的變形量為L1= n l第18頁，共74頁，

9、2022年，5月20日，8點10分，星期五4.1 電阻應變片的工作原理8 應變片敏感柵的總變形為敏感柵柵絲的總長為L，敏感柵的靈敏系數(shù)為KS，則電阻相對變化為令 則 可見，敏感柵電阻的相對變化分別是和r作用的結果。第19頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五4.1 電阻應變片的工作原理9 當r=0時，可得軸向靈敏度系數(shù)同樣，當=0時，可得橫向靈敏度系數(shù)橫向靈敏系數(shù)與軸向靈敏系數(shù)之比值，稱為橫向效應系數(shù)H。即 由上式可見，r愈小，l愈大，則H愈小。即敏感柵越窄、基長越長的應變片，其橫向效應引起的誤差越小。第20頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五4.2 電阻

10、應變片的種類，材料和參數(shù)4.2.1 電阻應變的種類 4.2.2 應變片的主要參數(shù) 第21頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五 4.2.1 電阻應變的種類 金屬絲式應變片 繞制敏感柵式，制作簡單，性質穩(wěn)定，價格便宜。金屬箔式應變片用照相制版并光刻腐蝕的方法，將金屬箔材料制在絕緣基底上制成各種圖形，如應變花。（第64頁）金屬薄膜應變片 用薄膜技術制作，一般用真空蒸發(fā) 或濺射方法在襯底上形成絕緣層， 然后制作金屬薄膜電阻 ，最后加 保護層?？芍瞥筛鞣N形狀。4.2 電阻應變片的種類，材料和參數(shù)1第22頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五 半導體應變片 體型半導體

11、應變片 彈性體為金屬 分類 薄膜型半導體應變片 彈性體為硅片 擴散硅型半導體應變片 彈性體為硅片 半導體應變片是目前使用較多的一種應變片，它是根據(jù)半導體材料受力后，電阻率會發(fā)變化，也就是所謂的“壓阻效應”，也稱為壓阻式傳感器。 對半導體材料對金屬材料電阻相對變化量 4.2 電阻應變片的種類，材料和參數(shù)2第23頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五4.2 電阻應變片的種類，材料和參數(shù)3由于E一般都比（1+2）大幾十倍甚至上百倍，因此引起半導體材料電阻相對變化的主要原因是壓阻效應，所以上式可近似寫成 式中 壓阻系數(shù)；E彈性模量； 應力； 應變。 上式表明壓阻傳感器的工作原理是基于

12、壓阻效應第24頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五分類： 厚膜陶瓷型 厚膜金屬型方法： （絲網(wǎng)印刷，燒結） 兩者彈性體不同 厚膜應變片是用厚膜技術制作，是80年代開發(fā)出來的，它是在陶瓷或金屬彈性體上制作厚膜電阻而成，利用了厚膜電阻受力后，阻值會發(fā)生變化的應變效應。 厚膜應變片 4.2 電阻應變片的種類，材料和參數(shù)4第25頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五應變計種類敏 感 柵 材 料工 藝特 點 發(fā)明時間金屬絲康銅鎳鉻燒制（手工機械）簡單，粘度低，箔式代替，成本低（K2）1938年金屬箔康銅鎳鉻光刻穩(wěn)定性好，溫度性能好，成本低（K2）50年代金屬薄膜康銅

13、鎳鉻真空沉積，淺射穩(wěn)定性好，溫度性差，成本高（K2）60年代體型半導體硅穩(wěn)定差，溫度性能差，成本低（K100）60年代半導體薄膜硅，多晶硅等化學汽相等離子化學穩(wěn)定性好，溫度性能較好，成本高（K100），易集成化60年代擴散硅硅擴散外延工藝穩(wěn)定性好，溫度性能較好，成本高（K100），易集成化60年代厚膜型氧化釘?shù)冉饘傺趸?厚 膜工藝 （絲網(wǎng)，印制，燒制）穩(wěn)定性好，溫度性能好， 成本低易集成化（K10）80年代 各 種 電 阻 應 變 對 照 表 第26頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五 4.2.2 應變片的主要參數(shù) 應變電阻值：60，1K，120最多 事實上不同種類的應變

14、片，阻值不同60- 10K絕緣電阻：大于1010靈敏系數(shù)： 金屬1.7-3.6， 半導體100， 厚膜 10單位為單位應變的電阻的相對變化值允許電流 ： 金屬靜態(tài)25mA，動態(tài)75-100mA應變極限： 在一定溫度下，指示應變和真實應變值的相對差值不超過一定數(shù)值時的最大真實 應變數(shù)值，一般規(guī)定10%。4.2 電阻應變片的種類，材料和參數(shù)5lim真實應變指示應變i10%1應變片的應變極限z第27頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五4.2 電阻應變片的種類，材料和參數(shù)6機械滯后：應變片粘貼在被測試件上，當溫度恒定時，其加載特性與卸載特性不重合，即為機械滯后.1機械應變卸載加載指

15、示應變i應變片的機械滯后零漂：一定溫度下無機械應變時，指示應變隨時間的變化。蠕變：一定溫度下并承受一定機械應變時，指示應變隨時間的變 化。第28頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五4.3 電阻應變片的動態(tài)響應特性4.3.1應變波的傳播過程4.3.2 應變計的可測頻率估算第29頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五 電阻應變片在測量較高的動態(tài)應變時，也就是應變大小和方向隨時間而改變時，應考慮其動態(tài)特性。動態(tài)應變是以應變波的形式在試件中傳播的。常以輸入階躍和正弦兩種信號來研究輸出量的響應特性。4.3.1應變波的傳播過程 應變波經(jīng)過試件或彈性元件材料，粘合層等最

16、后傳播到應變片上，其響應電阻的變化量。整個傳播過程可分為： 應變波在試件材料中傳播 應變波在粘合層和應變片基層中的傳播(可忽略不計) 應變波在應變片線柵長度（基長）的傳播4.3 電阻應變片的動態(tài)響應特性1第30頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五 4.3.2 應變計的可測頻率估算 在傳播過程中，影響應變片頻率響應特性的主要因素是應變片的基長和應變波在試件材料中的傳播速度。 所以，可測頻率或稱截止頻率可按下面三種情況估算：4.3 電阻應變片的動態(tài)響應特性2應變波為正弦波 應變片為階躍波其他 第31頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五4.3 電阻應變片的動態(tài)

17、響應特性3A.應變波為正弦波 當被測應變值隨時間變化的頻率很高時，需考慮應變片的動態(tài)特性。因應變片基底和粘貼膠層很薄，構件的應變波傳到應變片的時間很短(估計約0.2s)，故只需考慮應變沿應變片軸向傳播時的動態(tài)響應。 設一頻率為 f 的正弦應變波在構件中以速度 v 沿應變片柵長方向傳播，在某一瞬時 t，應變量沿構件分布如圖所示。應變片對應變波的動態(tài)響應第32頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五4.3 電阻應變片的動態(tài)響應特性4 設應變波波長為，則有= v /f。應變片柵長為l0 ，瞬時t時應變波沿構件分布為 應變片測得的應變?yōu)闁砰Ll0 范圍內的平均應變p，即第33頁，共74頁

18、，2022年，5月20日，8點10分，星期五4.3 電阻應變片的動態(tài)響應特性5平均應變p的相對誤差為（%）1.620.52誤差的計算結果 1/201/10由上式可見，相對誤差的大小只決定于 柵長與正弦應變波的波長的比值，表中給出了為1/10和1/20時的數(shù)值。第34頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五4.3 電阻應變片的動態(tài)響應特性6由表可知，應變片柵長與正弦應變波的波長之比愈小，相對誤差愈小。當選中的應變片柵長為應變波長的（1/101/20）時，將小于2%。因為式中 應變波在試件中的傳播速度；f應變片的可測頻率。取 ，則若已知應變波在某材料內傳播速度，由上式可計算出柵長為

19、L0的應變片粘貼在某種材料上的可測動態(tài)應變最高頻率。 第35頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五4.3 電阻應變片的動態(tài)響應特性7 B.應變波為階躍波若以輸出10%上升到90%的時間作為上升時間tk,則tk.lv，可測頻率f=0.35/tk f=0.35v /0.8l0=0.44v/l0 第36頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五4.4 電阻應變片的溫度誤差及其補償4.4.1 溫度誤差及產生原因4.4.2 溫度補償方法第37頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五溫度誤差產生的原因應變計的溫度誤差：（熱輸出）由于環(huán)境溫度改變而帶來的誤差，

20、稱為應變計的溫度誤差。第38頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五 4.4.1 溫度誤差及產生原因 用應變片測量時，希望電阻值只隨應變而變，不受其它因素影響，但實際上環(huán)境溫度變化后，會引起電阻的相對變化，從而產生溫度誤差，甚至由溫度變化引起的電阻變化與試件應變所造成的電阻變化幾乎具有相同的數(shù)量級，所以必須對其進行來補償剔除溫度的影響，否則無法保證測量精度。造成溫度誤差的因素主要有兩個： 電阻溫度系數(shù)引起 設環(huán)境引起的構件溫度變化為t（）時，粘貼在試件表面的應變片敏感柵材料的電阻溫度系數(shù)為t ，則應變片產生的電阻相對變化為4.4 電阻應變片的溫度誤差及其補償1第39頁，共74頁

21、，2022年，5月20日，8點10分，星期五 線膨脹系數(shù)不同引起（應變絲的與試件不同） 4.4 電阻應變片的溫度誤差及其補償2由于敏感柵材料和被測構件材料兩者線膨脹系數(shù)不同，當t 存在時，引起應變片的附加應變，其值為e試件材料線膨脹系數(shù)；g敏感柵材料線膨脹系數(shù)。 相應的電阻相對變化為K應變片靈敏系數(shù)第40頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五4.4 電阻應變片的溫度誤差及其補償3溫度變化形成的總電阻相對變化： 相應的虛假應變?yōu)樯鲜綖閼兤迟N在試件表面上，當試件不受外力作用，在溫度變化t 時，應變片的溫度效應。用應變形式表現(xiàn)出來，稱之為熱輸出。可見，應變片熱輸出的大小不僅與應

22、變計敏感柵材料的性能(t,g)有關，而且與被測試件材料的線膨脹系數(shù)(e)有關。 第41頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五 4.4.2 溫度補償方法 橋路補償法 如圖，電橋輸出電壓與橋臂參數(shù)的關系為。USCR2R4R1R3E橋路補償法 由上式可知，當R3、R4為常數(shù)時，Rl和R2對輸出電壓的作用方向相反。利用這個基本特性可實現(xiàn)對溫度的補償，并且補償效果較好，這是最常用的補償方法之一。 4.4 電阻應變片的溫度誤差及其補償4第42頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五4.4 電阻應變片的溫度誤差及其補償5 測量應變時，使用兩個應變片，一片貼在被測試件的表面，

23、圖中R1稱為工作應變片。另一片貼在與被測試件材料相同的補償塊上，圖中R2，稱為補償應變片。在工作過程中補償塊不承受應變，僅隨溫度發(fā)生變形。由于R1與R2接入電橋相鄰臂上，造成R1t與R2t相同，根據(jù)電橋理論可知，其輸出電壓USC與溫度無關。當工作應變片感受應變時，電橋將產生相應輸出電壓。補償應變片粘貼示意圖R1R2第43頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五4.4 電阻應變片的溫度誤差及其補償6 當被測試件不承受應變時，R1和R2處于同一溫度場，調整電橋參數(shù)，可使電橋輸出電壓為零，即上式中可以選擇R1=R2=R及R3=R4=R。 當溫度升高或降低時，若R1t=R2t，即兩個應

24、變片的熱輸出相等，由上式可知電橋的輸出電壓為零，即=第44頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五 應變片的自補償法 利用溫度自補償應變片來實現(xiàn)溫度補償?shù)姆椒ǚQ為應變片的補償法。1）選擇式自補償應變片由前式知，若使應變片在溫度變化t時的熱輸出值為零，必須使即 每一種材料的被測試件，其線膨脹系數(shù)都為確定值，可以在有關的材料手冊中查到。在選擇應變片時，若應變片的敏感柵是用單一的合金絲制成，并使其電阻溫度系數(shù)和線膨脹系數(shù)滿足上式的條件，即可實現(xiàn)溫度自補償。具有這種敏感柵的應變片稱為選擇式自補償應變片。 4.4 電阻應變片的溫度誤差及其補償7第45頁，共74頁，2022年，5月20日，

25、8點10分，星期五4.4 電阻應變片的溫度誤差及其補償82）雙金屬敏感柵自補償應變片（組合式自補償應變片法）是由兩種不同電阻溫度系數(shù)（一種為正值，一種為負值）的材料串聯(lián)組成敏感柵，以達到一定的溫度范圍內在一定材料的試件上實現(xiàn)溫度補償?shù)?，如圖。這種應變片的自補償條件要求粘貼在某種試件上的兩段敏感柵，隨溫度變化而產生的電阻增量大小相等，符號相反，即(Ra) t= (Rb) t焊點RaRb補償效果可達0.45。第46頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五4.4 電阻應變片的溫度誤差及其補償93）熱敏電阻補償法如圖所示，熱敏電阻Rt與應變片處在相同的溫度下，當應變片的靈敏度隨溫度升高

26、而下降時，熱敏電阻Rt的阻值下降，使電橋的輸入電壓隨溫度升高而增加，從而提高電橋輸出電壓。選擇分流電阻R5的值，可以使應變片靈敏度下降對電橋輸出的影響得到很好的補償。 T K U Rt V U USCR2R4R1R3ER5RtV第47頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五4.5 信號調節(jié)電路及電阻應變儀信號調節(jié)電路4.5.2 非線性誤差及補償4.5.3 電阻應變儀第48頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五4.5 信號調節(jié)電路及電阻應變儀1信號調節(jié)電路R2R4R1R3ERgACDIgB電阻應變片可把應變轉換成為電阻的變化，但還需把電阻的變化再轉換成為電壓式或

27、電流的變化，這就需要采用測量電橋作為電阻應變式傳感器的信號調節(jié)電路。a.直流電橋（平衡電橋） 直流電橋可用直流電壓式電流供電，臂中任一電阻可用應變片代替。第49頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五4.5 信號調節(jié)電路及電阻應變儀2當R1R4=R2R3時，Ig=0，Ug=0，即電橋處于平衡狀態(tài)。若電橋的負載電阻Rg為無窮大，則B、D兩點可視為開路，上式可以化簡為式中 Rg為負載電阻，因而其輸出電壓Ug為第50頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五4.5 信號調節(jié)電路及電阻應變儀3設R1為應變片的阻值，工作時R1有一增量R，當為拉伸應變時，R為正；壓縮應變時，

28、R為負。在上式中以R1+R代替R1，則設電橋各臂均有相應的電阻增量R1、R2、R3、R4時在實際使用時，一般多采用等臂電橋或對稱電橋。第51頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五4.5 信號調節(jié)電路及電阻應變儀4等臂電橋當R1=R2=R3=R4=R時，稱為等臂電橋。此時電橋輸出可寫為 一般情況下，Ri（i=1，2，3，4）很小，即RRi，略去上式中的高階微量，并利用 式得到 上式表明：第52頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五4.5 信號調節(jié)電路及電阻應變儀5當RiR時，輸出電壓與應變呈線性關系。若相鄰兩橋臂的應變極性一致，即同為拉應變或壓應變時，輸出電壓

29、為兩者之差；若相鄰兩橋臂的極性不同時，輸出電壓為兩者之和。若相對兩橋臂應變的極性一致時，輸出電壓為兩者之和；相對橋臂的應變極性相反時，輸出電壓為兩者之差。利用上述特點可進行溫度補償和提高測量的靈敏度等臂電橋可分為：單臂，雙臂，全橋。 單臂:僅一個應變片R2R4R1R3ERgACDIgB第53頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五4.5 信號調節(jié)電路及電阻應變儀6雙臂 :（半橋）兩個應變片全橋:四個應變片R2R4R1R3ERgACDIgBR2R4R1R3ERgACDIgB第54頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五第55頁，共74頁，2022年，5月20日，8

30、點10分，星期五b.交流電橋（平衡電橋）交流電橋是用交流供電，這時其平衡條件，引線分布參數(shù)的影響,平衡調節(jié)，信號放大電路等許多方面，與直流電橋不同，其中Z1 Z2 Z3 Z4為復阻抗。 當電橋平衡時，u0 = 0Z1Z3=Z2Z4 其中Z = Z j 得交流電橋的平衡條件為： Z1Z3=Z2Z4 1+3=2+4即相對兩臂復阻抗的模之積相等，幅角之和相等。 .4.5 信號調節(jié)電路及電阻應變儀7Z1、Z2、Z3、Z4各阻抗的模；1、2、3、4阻抗角，是各橋臂電流與電壓之間的相位差。第56頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五4.5.2 非線性誤差及補償 在以上研究的電橋中，一般R

31、變化小，忽略分母中的R，一般為線性的，但當R變化較大時，不能忽略，否則會出現(xiàn)非線性誤差。 當考慮單臂工作時，即AB橋臂變化R，則由上式展開級數(shù)，得則電橋的相對非線性誤差為可見，K愈大，愈大，通常K= 1。1/2K=1/24.5 信號調節(jié)電路及電阻應變儀8第57頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五消除方法有：（1） 采用差動電橋 （2）采用恒流源 非線性減小一倍，溫度性能也好于恒壓 （3）電子線路硬件 非線性元件與運放適當組合實現(xiàn)非線性變換（4） 計算機軟件補償 線性插值法 查表4.5 信號調節(jié)電路及電阻應變儀9第58頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五4

32、.5 信號調節(jié)電路及電阻應變儀104.5.3 電阻應變儀第59頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五1.電 橋 將應變片的電阻變化按一定的比例轉換成電壓或電流2.放 大 器 將電橋的輸入信號進行不失真放大（常用負反饋電路）3. 相敏檢器 將放大的調幅波還原成與被測信號相同的波形，根據(jù)放大器輸入的調幅波 的相位來鑒別原來的被測信號的極性（拉變式或壓變式），通常由四個二極管組成的環(huán)行結構。4.低通濾波器 由LC 或 RL 或 電容C組成的濾波器，可濾去檢波后波形的高頻部分，取出所需要的正確波形。 相敏檢波器 + 濾波器 = 解調器5.振蕩器 產生一種幅值穩(wěn)定的高頻正弦波，作電橋的

33、供橋電壓和相敏檢波器的 參考電壓。一般選擇載波頻率為測量頻率的5-10倍。6.電源 供放大器和振蕩器的直流電源。7.移相器 改變輸出波形的相位，通過調整稱相器來保證相敏檢波器的輸入電壓和參考電壓同頻同相或反相，保證最佳傳遞效率。第60頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五 4.6電阻應變式傳感器應用應變式傳感器 = 彈性敏感元件+應變片F(xiàn)（力） （應力F/S） （應變/E） R/R （） USC第61頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五電阻應變式傳感器的應用：測力第62頁，共74頁，2022年，5月20日，8點10分，星期五4.6電阻應變式傳感器應用11、柱力式傳感器 圓柱式力傳感器的彈性元件分為實心和空心兩種。柱式力傳感器-2+1截面積SFFF面積S-1+2b）a）在軸向布置一個或幾個應變片，在圓周方向布置同樣數(shù)目的應變片，后者取符號相反的橫向應變，從而構成了差動對。由于應變片沿圓周方向分布，所以非軸向載荷分量被補償，在與軸線任意夾角的方向，其應變?yōu)?：1沿軸向的應變；彈性元件的泊松比。當=0時當=90時E：彈性元