1、傳感器測(cè)量原理(1)本章學(xué)習(xí)要求：1.掌握電阻式傳感器的工作原理2.了解電阻式傳感器的結(jié)構(gòu)、分類3.了解電阻傳感器的測(cè)量電路4.了解電阻傳感器的應(yīng)用工程測(cè)試技術(shù)基礎(chǔ)第二講 傳感器測(cè)量原理（1）2.1 概述1. 傳感器定義 傳感器是借助檢測(cè)元件將一種形式的信息轉(zhuǎn)換成另一種信息的裝置。 物理量電量 目前，傳感器轉(zhuǎn)換后的信號(hào)大多為電信號(hào)。因而從狹義上講，傳感器是把外界輸入的非電信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)的裝置。輔助電源敏感元件轉(zhuǎn)換元件基本轉(zhuǎn)換電路被測(cè)量電量敏感元件是直接感受被測(cè)量，并輸出與被測(cè)量成確定關(guān)系的某一物理量的元件。轉(zhuǎn)換元件：敏感元件的輸出就是它的輸入，它把輸入轉(zhuǎn)換成電路參量。基本轉(zhuǎn)換電路：上述電路參

2、數(shù)接入基本轉(zhuǎn)換電路（簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)換電路），便可轉(zhuǎn)換成電量輸出。傳感器的組成 敏感元件在傳感器中直接感受被測(cè)量，并轉(zhuǎn)換成與被測(cè)量有確定關(guān)系、更易于轉(zhuǎn)換的非電量。彈性敏感元件（彈簧管）彈簧管(布爾登管）將壓力轉(zhuǎn)換為角位移P418最簡(jiǎn)單的傳感器由一個(gè)敏感元件(兼轉(zhuǎn)換元件)組成，它感受被測(cè)量時(shí)直接輸出電量，如熱電偶。有些傳感器由敏感元件和轉(zhuǎn)換元件組成，沒(méi)有轉(zhuǎn)換電路，如壓電式加速度傳感器，其中質(zhì)量塊m是敏感元件，壓電片（塊）是轉(zhuǎn)換元件。有些傳感器，轉(zhuǎn)換元件不只一個(gè)，要經(jīng)過(guò)若干次轉(zhuǎn)換。熱電偶?jí)弘娂铀俣葌鞲衅鳉怏w壓力傳感器由于空間的限制或者其他原因,轉(zhuǎn)換電路常裝入電箱中。然而，因?yàn)椴簧賯鞲衅饕谕ㄟ^(guò)轉(zhuǎn)換電路后才能

3、輸出電信號(hào)，從而決定了轉(zhuǎn)換電路是傳感器的組成環(huán)節(jié)之一。 實(shí)際上，有些傳感器很簡(jiǎn)單，有些則較復(fù)雜，大多數(shù)是開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，也有些是帶反饋的閉環(huán)系統(tǒng)。 本課中，傳感器泛指將一個(gè)被測(cè)物理量按照一定的物理規(guī)律轉(zhuǎn)換為另一物理量的裝置，著重研究裝置的信號(hào)轉(zhuǎn)換規(guī)律，并不嚴(yán)格區(qū)分其是一個(gè)敏感元件還是一個(gè)傳感器。2、按傳感器的工作機(jī)理，分為結(jié)構(gòu)型與物性型1、按照被測(cè)物理量，分為位移、壓力、振動(dòng)、溫度傳感器等，表明傳感器的用途傳感器的分類結(jié)構(gòu)型傳感器：依賴結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化實(shí)現(xiàn)信息轉(zhuǎn)換場(chǎng)定律2)物性型傳感器：依賴敏感元件的物理特性的變化實(shí)現(xiàn)信息轉(zhuǎn)換物質(zhì)定律3、按傳感器使用電源與否：分為有源傳感器和無(wú)源傳感器；按傳感器的能量

4、轉(zhuǎn)換情況，分為能量控制型傳感器和能量轉(zhuǎn)換型傳感器4、按照工作原理分類：十大類電阻式電感式磁電式壓電式電容式光電式熱電式陀螺式機(jī)械式流體式5、按傳感器輸出信號(hào)，分為開(kāi)關(guān)型、模擬型和數(shù)字型 P163 表4.1 常用傳感器類型及作用原理2.2 電阻式傳感器電阻式傳感器是把被測(cè)量轉(zhuǎn)換為電阻變化的一種傳感器,第二講 傳感器測(cè)量原理（1） 3個(gè)參數(shù)中的1個(gè)或數(shù)個(gè)發(fā)生變化，電阻R就變化！按工作的原理可分為:變阻器式、電阻應(yīng)變式、熱敏式、光敏式、壓阻式.（一）變阻器式傳感器的構(gòu)造與原理 1.機(jī)械結(jié)構(gòu) 2.物理模型 3.數(shù)學(xué)模型一、 變阻器式傳感器（電位器式傳感器）xL變阻式傳感器等效電路分析:l 電位計(jì)電阻元

5、件長(zhǎng);x 電刷移動(dòng)量.R 總電阻; Rx電刷電阻;x,Rxl,RUiUolx=RRx=UiUo變阻式傳感器電位計(jì)0UiU0 xl電位計(jì)空載輸出電壓 當(dāng)電位計(jì)結(jié)構(gòu)及電源電壓確定后，理想線性電位計(jì)KR和KU為常數(shù)，因此線性電位計(jì)輸出電壓與電刷位移（或轉(zhuǎn)角）成呈線性關(guān)系。動(dòng)手做一做如何變成傳感器?一個(gè)具體的工程實(shí)例:請(qǐng)將電位器接入實(shí)際身高測(cè)量應(yīng)用中.1.結(jié)構(gòu)誤差 階梯特性與階梯誤差（二）工程應(yīng)用中存在的問(wèn)題UmlU 階梯誤差是一種原理誤差，它限制了電位計(jì)的精度和分辯力。U0UscVRfRR0-R2.負(fù)載特性 負(fù)載特性與負(fù)載誤差若使非線性誤差(1020) R0lUm為電位計(jì)的負(fù)載系數(shù)（三）產(chǎn)品及應(yīng)用某

6、些電刷結(jié)構(gòu) 由于測(cè)量領(lǐng)域的不同，電位器結(jié)構(gòu)及材料選擇有所不同。但是其基本結(jié)構(gòu)是相近的。電位器通常都是由骨架、電阻元件及活動(dòng)電刷組成。常用的線繞式電位器的電阻元件由金屬電阻絲繞成。按制作方式：線繞電位器導(dǎo)電塑料電位器普通塑料基底導(dǎo)電材料粉線繞電位器薄膜電位器(四) 變阻器式傳感器的性能參數(shù): 1)線性(或曲線的一致性); 4)移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)角度范圍; 2)分辨率; 5)電阻溫度系數(shù); 3)整個(gè)電阻值的偏差; 6)壽命(3)變阻器式傳感器的分類按測(cè)量類型：?jiǎn)稳﹄娢黄鞫嗳﹄娢黄髦本€滑動(dòng)式電位器特點(diǎn)及應(yīng)用優(yōu)點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,性能穩(wěn)定,輸出信號(hào)大,受外界條件影響小等優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn) 動(dòng)態(tài)響應(yīng)差,精度差,分辨率低YCO-

7、l50型壓力傳感器原理圖膜盒電位器式壓力傳感器原理圖電位器式加速度傳感器示意圖電位計(jì)的技術(shù)指標(biāo)技術(shù)參數(shù)直線型旋轉(zhuǎn)型輸入范圍2mm8m1060圈分辨率50um0.22線性度0.002%0.1%FS最高頻率3Hz額定功率0.150W總電阻20200k 溫度系數(shù)2010-6/ 100010-6/ 壽命108次循環(huán)應(yīng)用 常用來(lái)測(cè)位移,壓力,加速度.問(wèn)題: 前述的測(cè)身高裝置如何改為測(cè)體重裝置?案例：重量的自動(dòng)檢測(cè)-配料設(shè)備 比較重量設(shè)定原材料原理：彈簧-力-位移 -電位器-電阻案例：煤氣包儲(chǔ)量檢測(cè)煤氣包鋼絲原理：鋼絲-收線圈數(shù) -電位器 -電阻案例：玩具機(jī)器人（廣州中鳴數(shù)碼 ）原理：電機(jī)-轉(zhuǎn)角 -電位器

8、 -電阻變阻器式傳感器產(chǎn)品2 電阻應(yīng)變式傳感器-應(yīng)變片 電阻應(yīng)變片工作原理是基于金屬導(dǎo)體的應(yīng)變效應(yīng)，即金屬導(dǎo)體在外力作用下發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，其電阻值隨著所受機(jī)械變形(伸長(zhǎng)或縮短)的變化而發(fā)生變化象。 拉壓1) 工作原理上述任何一個(gè)參數(shù)變換均會(huì)引起電阻變化,求導(dǎo)數(shù)金屬應(yīng)變片的電阻R為代入有：金屬絲：金屬絲體積不變：電阻絲軸向變形電阻絲材料的泊松比有：其中與電阻絲軸向正應(yīng)力有關(guān)，為壓阻系數(shù)，E為彈性模量由電阻絲幾何尺寸變化引起由電阻絲電阻率隨應(yīng)變的改變而引起對(duì)金屬材料， 近似看作導(dǎo)電率不變：金屬絲應(yīng)變片： 電阻變化與應(yīng)變成正比，電阻應(yīng)變片靈敏度系數(shù)定義： Sg的范圍在（ 1.74.0）應(yīng)變計(jì)金屬應(yīng)變

9、計(jì)半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì)優(yōu)點(diǎn)：靈敏度大;體積小;缺點(diǎn)：溫度穩(wěn)定性和可重復(fù)性不如金屬應(yīng)變片。半導(dǎo)體應(yīng)變片靈敏度3) 應(yīng)變片的主要參數(shù) 4）其它表示應(yīng)變計(jì)性能的參數(shù)（工作溫度、滯后、 蠕變、零漂以及疲勞壽命、橫向靈敏度等）。 1）幾何參數(shù)：表距L和絲柵寬度b，制造廠常用 bL表示。2）電阻值：應(yīng)變計(jì)的原始電阻值。 (60,90,120,300,500,1000) 3）靈敏系數(shù)：表示應(yīng)變計(jì)變換性能的重要參數(shù)。 4) 應(yīng)變片的誤差及補(bǔ)償 影響應(yīng)變片精度的主要因素是溫度 電阻值隨溫度的變化而改變； 應(yīng)變片與襯底材料的熱膨脹系數(shù)不一樣。應(yīng)變片測(cè)量的另一誤差來(lái)自應(yīng)變片的大小和測(cè)點(diǎn)的位置（2） 溫度補(bǔ)償（自補(bǔ)償法和線路

10、補(bǔ)償法） 單絲自補(bǔ)償應(yīng)變片 每一種材料的被測(cè)試件，其線膨脹系數(shù)都為確定值,選擇應(yīng)變片敏感柵材料，使其電阻溫度系數(shù)和線膨脹系數(shù)滿足一定條件，可實(shí)現(xiàn)溫度自補(bǔ)償。雙絲組合式自補(bǔ)償應(yīng)變片 兩種不同電阻溫度系數(shù)（一種為正值，一種為負(fù)值）的材料串聯(lián)組成敏感柵，兩段敏感柵，隨溫度變化而產(chǎn)生的電阻增量大小相等，符號(hào)相反。 電路補(bǔ)償法焊點(diǎn)RaRb 電路補(bǔ)償法 如圖，電橋輸出電壓與橋臂參數(shù)的關(guān)系為 式中A由橋臂電阻和電源電壓決定的常數(shù)。USCR2R4R1R3U橋路補(bǔ)償法 由上式可知，當(dāng)R3、R4為常數(shù)時(shí)，Rl和R2對(duì)輸出電壓的作用方向相反。利用這個(gè)基本特性可實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度的補(bǔ)償，并且補(bǔ)償效果較好，這是最常用的補(bǔ)償方法

11、之一。 測(cè)量應(yīng)變時(shí)，使用兩個(gè)應(yīng)變片，一片貼在被測(cè)試件的表面，圖中R1稱為工作應(yīng)變片。另一片貼在與被測(cè)試件材料相同的補(bǔ)償塊上，圖中R2，稱為補(bǔ)償應(yīng)變片。在工作過(guò)程中補(bǔ)償塊不承受應(yīng)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(wú)關(guān)。當(dāng)工作應(yīng)變片感受應(yīng)變時(shí)，電橋?qū)a(chǎn)生相應(yīng)輸出電壓。補(bǔ)償應(yīng)變片粘貼示意圖R1R2 當(dāng)被測(cè)試件不承受應(yīng)變時(shí)，R1和R2處于同一溫度場(chǎng)，調(diào)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(dāng)溫度升高或降低時(shí)，若R1t=R2t，即兩個(gè)應(yīng)變片的熱輸出相等，可知電橋的輸出電壓為零

12、。 若有應(yīng)變作用，只會(huì)引起電阻R1發(fā)生變化，R2不承受應(yīng)變。電橋輸出電壓只與應(yīng)變有關(guān)，與溫度無(wú)關(guān)。根據(jù)被測(cè)試件承受應(yīng)變的情況，可以不另加專門的補(bǔ)償塊，而是將補(bǔ)償片貼在被測(cè)試件上，這樣既能起到溫度補(bǔ)償作用，又能提高輸出的靈敏度，如圖所示的貼法。 R1R2FFR1R2（b）（a）F圖(a)為一個(gè)梁受彎曲應(yīng)變時(shí)，應(yīng)變片R1和R2的變形方向相反，上面受拉，下面受壓，應(yīng)變絕對(duì)值相等，符號(hào)相反，將它們接入電橋的相鄰臂后，可使輸出電壓增加一倍。當(dāng)溫度變化時(shí)，應(yīng)變片R1和R2的阻值變化的符號(hào)相同，大小相等，電橋不產(chǎn)生輸出，達(dá)到了補(bǔ)償?shù)哪康摹?gòu)件受彎曲應(yīng)力構(gòu)件受單向應(yīng)力(b)圖是受單向應(yīng)力的構(gòu)件，將工作應(yīng)變片R

13、2的軸線順著應(yīng)變方向，補(bǔ)償應(yīng)變片R1的軸線和應(yīng)變方向垂直，R1和R2接入電橋相鄰臂，其輸出為FFR1R2（b）電阻應(yīng)變片的選擇、粘貼技術(shù) 1.目測(cè)電阻應(yīng)變片有無(wú)折痕.斷絲等 缺陷，有缺陷的應(yīng)變片不能粘貼。2.用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量應(yīng)變片電阻值大 小。同一電橋中各應(yīng)變片之間阻值 相差不得大于0.5歐姆.3.試件表面處理：貼片處置用細(xì)紗紙打磨干凈，用 酒精棉球反復(fù)擦洗貼處，直到棉球無(wú)黑跡為止。4.應(yīng)變片粘貼:在應(yīng)變片基底上擠一小滴502膠水， 輕輕涂抹均勻，立即放在應(yīng)變貼片位置。5.焊線:用電烙鐵將應(yīng)變片的引線焊接到導(dǎo)引線上。6.用兆歐表檢查應(yīng)變片與試件之間的絕緣組織，應(yīng) 大于500M歐。7.應(yīng)變片保護(hù)

14、：用704硅橡膠覆于應(yīng)變片上，防止 受潮。應(yīng)變片的粘貼： 1. 去污：采用手持砂輪工具除去構(gòu)件表面的油污、漆、銹斑等，并用細(xì)紗布交叉打磨出細(xì)紋以增加粘貼力 ，用浸有酒精或丙酮的紗布片或脫脂棉球擦洗。 2.貼片：在應(yīng)變片的表面和處理過(guò)的粘貼表面上，各涂一層均勻的粘貼膠 ，用鑷子將應(yīng)變片放上去，并調(diào)好位置，然后蓋上塑料薄膜，用手指揉和滾壓，排出下面的氣泡 。 3.測(cè)量 ：從分開(kāi)的端子處，預(yù)先用萬(wàn)用表測(cè)量應(yīng)變片的電阻，發(fā)現(xiàn)端子折斷和壞的應(yīng)變片。 4.焊接： 將引線和端子用烙鐵焊接起來(lái)，注意不要把端子扯斷。 5.固定： 焊接后用膠布將引線和被測(cè)對(duì)象固定在一起，防止損壞引線和應(yīng)變片。3) 應(yīng)變片測(cè)量電路

15、VUR1R2R4R3令：金屬絲應(yīng)變片：USC與應(yīng)變成線形關(guān)系，可以用電橋測(cè)量電壓測(cè)量應(yīng)變R2R3R1R4U0電橋線路原理圖RgacdIgbUSCI1I2電橋平衡公式： 設(shè)R1為應(yīng)變片的阻值，工作時(shí)R1有一增量R，當(dāng)為拉伸應(yīng)變時(shí)，R為正；壓縮應(yīng)變時(shí)，R為負(fù)。在上式中以R1+R代替R1，則 設(shè)電橋各臂均有相應(yīng)的電阻增量R1，R2，R3，R4時(shí)在實(shí)際使用時(shí)，一般多采用等臂電橋或?qū)ΨQ電橋。 1、等臂電橋當(dāng)R1=R2=R3=R4=R時(shí)，稱為等臂電橋。此時(shí)電橋輸出可寫(xiě)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 當(dāng)RiR時(shí)，輸出電壓Ug與應(yīng)變間呈線性關(guān)系。

16、若假定不成立，則按線性關(guān)系刻度的儀表用來(lái)測(cè)量必然帶來(lái)非線性誤差。2、第一對(duì)稱電橋 若電橋橋臂兩兩相等，即R1=R2=R，R3=R4=R，則稱它為第一對(duì)稱電橋，其實(shí)質(zhì)上是半等臂電橋。設(shè)R1有一增量R，電橋的輸出電壓為UscR2=RR3=RR1=RR4=RU第一對(duì)稱電橋bacdFFR1R2半橋 1)相鄰臂a)相鄰臂：補(bǔ)償應(yīng)變片b)相鄰臂：極性相反應(yīng)變片R1R2F半橋 2)相對(duì)臂FFR1R3全橋R1R3R1，R3FR2，R4R1R3R1，R3FR2，R4 對(duì)不同結(jié)構(gòu)的應(yīng)變式傳感器，由于彈性元件上粘貼的應(yīng)變片數(shù)量和方式不同，構(gòu)成等臂電橋時(shí)，在相同載荷下電橋輸出電壓大小不一樣。橋臂系數(shù)決定了電橋的輸出靈

17、敏度電橋的非線性誤差四、應(yīng)變效應(yīng)的應(yīng)用 應(yīng)變效應(yīng)的應(yīng)用十分廣泛。它可以測(cè)量應(yīng)變應(yīng)力、彎矩、扭矩、加速度、位移等物理量。 電阻應(yīng)變片的應(yīng)用可分為兩大類： 第一類是將應(yīng)變片粘貼于某些彈性體上，并將其接到測(cè)量轉(zhuǎn)換電路，這樣就構(gòu)成測(cè)量各種物理量的專用應(yīng)變式傳感器。應(yīng)變式傳感器中，敏感元件一般為各種彈性體，傳感元件就是應(yīng)變片，測(cè)量轉(zhuǎn)換電路一般為橋路； 第二類是將應(yīng)變片貼于被測(cè)試件上，然后將其接到應(yīng)變儀上就可直接從應(yīng)變儀上讀取被測(cè)試件的應(yīng)變量。 電阻應(yīng)變式傳感器的應(yīng)用：測(cè)力1、柱力式傳感器 圓柱式力傳感器的彈性元件分為實(shí)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(gè)或

18、幾個(gè)應(yīng)變片，在圓周方向布置同樣數(shù)目的應(yīng)變片，后者取符號(hào)相反的橫向應(yīng)變，從而構(gòu)成了差動(dòng)對(duì)。由于應(yīng)變片沿圓周方向分布，所以非軸向載荷分量被補(bǔ)償，在與軸線任意夾角的方向，其應(yīng)變?yōu)?：1沿軸向的應(yīng)變；彈性元件的泊松比。當(dāng)=0時(shí)當(dāng)=90時(shí)E：彈性元件的楊氏模量 2、梁力式傳感器 等強(qiáng)度梁彈性元件是一種特殊形式的懸臂梁。梁的固定端寬度為b0，自由端寬度為b，梁長(zhǎng)為L(zhǎng)，粱厚為h。LR1R3R2R4xFhb等強(qiáng)度梁彈性元件b0R4力F作用于梁端三角形頂點(diǎn)上，梁內(nèi)各斷面產(chǎn)生的應(yīng)力相等，故在對(duì)L方向上粘貼應(yīng)變片位置要求不嚴(yán)。橫截面梁雙空梁S形彈性元件P（b） （a）應(yīng)變式壓力傳感器 3、 應(yīng)變式壓力傳感器 測(cè)量氣

19、體或液體壓力的薄板式傳感器，如圖所示。當(dāng)氣體或液體壓力作用在薄板承壓面上時(shí)，薄板變形，粘貼在另一面的電阻應(yīng)變片隨之變形，并改變阻值。這時(shí)測(cè)量電路中電橋平衡被破壞，產(chǎn)生輸出電壓。 圓形薄板固定形式：采用嵌固形式，如圖（a）或與傳感器外殼作成一體，如圖 (b)。應(yīng)變片 4、應(yīng)變式加速度傳感器由端部固定并帶有慣性質(zhì)量塊m的懸臂梁及貼在梁根部的應(yīng)變片、基座及外殼等組成。是一種慣性式傳感器。 測(cè)量時(shí)，根據(jù)所測(cè)振動(dòng)體加速度的方向，把傳感器固定在被測(cè)部位。當(dāng)被測(cè)點(diǎn)的加速度沿圖中箭頭所示方向L應(yīng)變片質(zhì)量塊m彈簧片外殼基座a應(yīng)變式加速度傳感器時(shí)，固定在被測(cè)部位。當(dāng)被測(cè)點(diǎn)的加速度沿圖中箭頭所示方向時(shí)，懸臂梁自由端

20、受慣性力F=ma的作用，質(zhì)量塊向箭頭a相反的方向相對(duì)于基座運(yùn)動(dòng)，使梁發(fā)生彎曲變形，應(yīng)變片電阻也發(fā)生變化，產(chǎn)生輸出信號(hào)，輸出信號(hào)大小與加速度成正比。 六、應(yīng)變式傳感器舉例 （一）應(yīng)變式力傳感器 1. 柱（筒）式力傳感器 圖 所示為柱式、筒式力傳感器, 貼片在圓柱面上的位置及在橋路中的連接如圖 （c）、（d）所示。 縱向和橫向各貼四片應(yīng)變片，縱向?qū)ΨQ的R1和R3串接, R2和R4串接, 橫向的R5和R7串接, R6和R8串接,并置于橋路對(duì)臂上以減小偏心載荷及彎矩的影響, 橫向貼片作溫度補(bǔ)償用。 橋路輸出電壓2. 薄壁圓環(huán)式力傳感器 所示為環(huán)式力傳感器結(jié)構(gòu)圖及應(yīng)力分布圖。A處應(yīng)力為負(fù)，B處為正。對(duì)R

21、/h5的小曲率圓環(huán),A、 B兩點(diǎn)處的應(yīng)變?yōu)?h圓環(huán)厚度; b圓環(huán)寬度; E材料彈性模量。若A處內(nèi)外環(huán)對(duì)稱貼兩片應(yīng)變片，B處受拉或壓應(yīng)力將應(yīng)變片接于電橋電路。輸出電壓為 3梁式力傳感器4輪輻式力傳感器（二） 應(yīng)變式壓力傳感器 1. 膜片式壓力傳感器, 應(yīng)變片貼在膜片內(nèi)壁, 在壓力p作用下, 距離圓心x處膜片產(chǎn)生徑向應(yīng)變r(jià)和切向應(yīng)變t, 表達(dá)式分別為: p膜片上均勻分布的壓力; R, h膜片的半徑和厚度; x離圓心的徑向距離。 膜片彈性元件承受壓力p時(shí), 其應(yīng)變變化曲線的特點(diǎn)為: 在平膜片圓心處切向粘貼R1、R4兩個(gè)應(yīng)變片, 在邊緣處沿徑向粘貼R2、R3兩個(gè)應(yīng)變片, 然后接成全橋測(cè)量電路。輸出電壓

22、為：2筒式壓力傳感器3組合式壓力傳感器 （三） 應(yīng)變式加速度傳感器 測(cè)量時(shí), 將傳感器殼體與被測(cè)對(duì)象剛性連接。 應(yīng)變片加速度傳感器不適用于頻率較高的振動(dòng)和沖擊, 一般適用頻率為1060Hz范圍。 案例：橋梁固有頻率測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品案例：電子稱原理將物品重量通過(guò)懸臂梁轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)變形再通過(guò)應(yīng)變片轉(zhuǎn)化為電量輸出。案例：沖床生產(chǎn)記數(shù) 和生產(chǎn)過(guò)程監(jiān)測(cè)案例：機(jī)器人握力測(cè)量案例：振動(dòng)式地音入侵探測(cè)器 適合于金庫(kù)、倉(cāng)庫(kù)、古建筑的防范，挖墻、打洞、爆破等破壞行為均可及時(shí)發(fā)現(xiàn)。應(yīng)變式力傳感器 應(yīng)變式力傳感器 FFFF各種懸臂梁各種懸臂梁FF固定點(diǎn)固定點(diǎn)電纜應(yīng)變片在懸臂梁上的粘貼及變形應(yīng)變式荷重傳感器的外形及應(yīng)變片的粘貼

23、位置FR1R2 R4應(yīng)變式荷重傳感器外形及受力位置（續(xù)）FF荷重傳感器原理演示 荷重傳感器上的應(yīng)變片在重力作用下產(chǎn)生變形。軸向變短，徑向變長(zhǎng)。 汽車衡（以下參考北京遠(yuǎn)亞興業(yè)商貿(mào)有限公司資料 ）汽車衡稱重系統(tǒng)荷重傳感器計(jì)算公式 當(dāng)KF 為常數(shù)時(shí)，橋路所加的激勵(lì)源電壓Ui 越高，滿量程輸出電壓Uom也越高。 思考：綜合考慮靈敏度與功耗發(fā)熱， Ui 的取值范圍多少為好？荷重傳感器應(yīng)用估算 例2-2 現(xiàn)用荷重傳感器稱重。當(dāng)橋路電壓為6V時(shí)，測(cè)得橋路的輸出電壓為24mV，求被測(cè)荷重為多少噸? 解: 從荷重傳感器銘牌上得到F m=100103N，KF= 2mV/V，根據(jù)式（2-5）得Uom=24mV。被測(cè)

24、荷重 荷重傳感器應(yīng)用估算 在上面介紹過(guò)的汽車衡示意圖中，共使用了4個(gè)荷重傳感器，量程Fm =20t， 靈敏度KF =2.5mV/V，使用4個(gè)獨(dú)立的橋路電源，每一個(gè)電源電壓均相等， Ui =12V，四個(gè)荷重傳感器的輸出串聯(lián)，總的輸出電壓Uo =24mV， 請(qǐng)估算汽車的質(zhì)量。 汽車在鋼板上有少許的前、后、左、右偏位，是否會(huì)影響測(cè)量結(jié)果？為什么？ 荷重傳感器用于構(gòu)件的稱重 荷重傳感器（共 3個(gè)，120度分布，以達(dá)到均衡目的，另兩個(gè)未拍出）底座墊塊電纜電子秤 磅秤超市打印秤遠(yuǎn)距離顯示電子天平電子天平的精度可達(dá)十萬(wàn)分之一人體秤 吊鉤秤 便攜式應(yīng)變式數(shù)顯扭矩扳手 可用于汽車、摩托車、飛機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、機(jī)械制造和家用電器等領(lǐng)域，