第四章 电阻应变式传感器

第四章电阻应变式传感器第一页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第二页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第三页，共七十三页，编辑于2023年，星期五勃底特兹明第四页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第五页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第六页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第七页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第八页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第九页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第十页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第十一页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第十二页，共七十三页，编辑于2023年，星期五应变片所测的应变，是应变片基长内的平均值第十三页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第十四页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第十五页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第十六页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第十七页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第十八页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第十九页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第二十页，共七十三页，编辑于2023年，星期五指示应变机械应变指示应变时间10%真实应变真实应变指示应变应变计的机械滞后特性应变计的蠕变和零漂特性应变极限第二十一页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第二十二页，共七十三页，编辑于2023年，星期五应变波在各种材料中的传播速度不同第二十三页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第二十四页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第二十五页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第二十六页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第二十七页，共七十三页，编辑于2023年，星期五对于正弦波输入信号电阻应变片的误差与（应变片的基长）和（输入信号频率）成正比与（应变波传播速度）成反比电阻应变片工作频率取决于试件材料和应变片的基长第二十八页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第二十九页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第三十页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第三十一页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第三十二页，共七十三页，编辑于2023年，星期五电阻应变式传感器的构成弹性敏感元件应变片测量电路辅助电源被测非电量应力、应变、挠度电阻变化电压、电流第三十三页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第三十四页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第三十五页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第三十六页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第三十七页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第三十八页，共七十三页，编辑于2023年，星期五减小测量电桥非线性误差，一是减小量程（减小⊿R），二是降低应变片的灵敏度K。第三十九页，共七十三页，编辑于2023年，星期五应变片（电阻）测量直流电桥（电压）

平衡条件最佳阻值近似公式

精确公式

单臂桥电压误差第四十页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第四十一页，共七十三页，编辑于2023年，星期五电压结论有前提第四十二页，共七十三页，编辑于2023年，星期五－

－

结论有前提第四十三页，共七十三页，编辑于2023年，星期五电桥采用恒流供电与恒压供电相比非线性误差并未消除，仅仅减小一倍，对于电压输出灵敏度并未改善。3.采用高桥臂比，较小桥路输出非线性思考： 如果改为两路恒流源供电情况会如何？应变片串联电压输出灵敏度？（改变）应变片并联电压输出灵敏度？（未改变）第四十四页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第四十五页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第四十六页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第四十七页，共七十三页，编辑于2023年，星期五应变片本身两种材料膨胀系数不同第四十八页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第四十九页，共七十三页，编辑于2023年，星期五桥路补偿第五十页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第五十一页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第五十二页，共七十三页，编辑于2023年，星期五-++-23o第五十三页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第五十四页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第五十五页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第五十六页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第五十七页，共七十三页，编辑于2023年，星期五工作膜片补偿膜片差动电桥第五十八页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第五十九页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第六十页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第六十一页，共七十三页，编辑于2023年，星期五第六十二页，共七十三页，编辑于2023年，星期五

质量块的质量——m阻尼系数——C弹性体的刚度——K被测体绝对位移——质量块绝对位移——质量块相对位移——电阻应变片加速度传感器的物理模型振动体CKF=mam第六十三页，共七十三页，编辑于2023年，星期五弹簧的弹性力阻尼器阻尼力质量块的惯性力当受力平衡时，有则有

（1）由，可得代入式（1）

（2）第六十四页，共七十三页，编辑于2023年，星期五对（2）式进行拉斯变换（3）得到传递函数令——传感器的固有频率

——相对阻尼比代入上式，有（4）第六十五页，共七十三页，编辑于2023年，星期五当被测物体作简谐运动时，即式中被测物体运动角频率。在正弦信号作用下，做傅里叶变换，即，式（4）变换为式(5)

(5)第六十六页，共七十三页，编辑于2023年，星期五幅频特性为（6）相频特性为（7）令则（8）——被测体线加速度，。第六十七页，共七十三页，编辑于2023年，星期五当时，则（8）式变为（9）质量块相对位移（加速度）若采用等强度梁作弹性元件，则为梁的挠度。由式（3—15），将其代入式（9）得由式（3—14）得（10）第六十八页，共七十三页，编辑于2023年，星期五令，结构参数确定后为常数，则加速度，所以（线性函数）应变片加速度传感器系统框图传递函数框图加速度电阻变化电压应变惯性力质量块等强度梁应变片差动电桥第六十九页，共七十三页，编辑于2023年，星期五质量块：由，得等强度梁：由，得应变片：由，得差动电桥：由，得所以，应变片式加速度传感器输出电压为（11）对式（11）进行标度变换，得到被测体加速度为第七十页，共七十三页，编辑于2023年，星期五4.6.3组合式压力传感器PRR膜片悬臂梁RRRR波纹管双端固定梁第七十一页，共七十三页，编辑于2023年，星期五本章小结

电阻应变效应应变片

测量电路（单臂桥、半桥、全桥）

环境温度引起误差

补偿（桥路、自补偿、热敏电阻）电阻应变片的应用测量静态特性动态特性自身两种材料应变式压力传感器（平膜片、组合）应变式加速度传感器第七十