电子工业出版社：《传感器与检测技术》课程教学资源（PPT教材课件）第2章电阻式传感器原理与应用 2.1 应变式传感器

2.1.1 工作原理 2.1.2 金属应变片的主要特性 2.1.3 测量电路 2.1.4 应变式传感

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電子工業出版社 1应变式传感器 2.1.1工作原理 2.1.2金属应变片的主要特性 2.1.3测量电路 2.1.4应变式传感器应用

2.1 应变式传感器 2.1.1 工作原理 2.1.2 金属应变片的主要特性 2.1.3 测量电路 2.1.4 应变式传感器应用返回

忘電子工業出疑社 PUBLISHING HOUSE OF ELECTRONICS INDUSTRY 2.1.1工作原理 1.金属的电阻应变效应电阻应变效应:当金属丝在外力作用下发生机械变形时其电阻值将发生变化 R-P F→△l、△A、△ →R drp d l dA+=dp A A

2.1.1 工作原理 1.金属的电阻应变效应电阻应变效应：当金属丝在外力作用下发生机械变形时其电阻值将发生变化 A l R＝ F Δl、ΔA 、Δρ ΔR    d A l dA A l dl A dR = − + 2 返回上一页下一页

電子工業出社 PUBUSHING HOUSE 电阻的灵敏系数 R A 对于半径为r的圆导体,A=m2,△AA=2△r 又由材料力学可知,在弹性范围内, △=E,/r=-E,△p/p=0=AEE △R 代=(1+2+E)E ε为导体的纵向应变,其数值一般很小,常以微应变度量; 为电阻丝材料的泊松比,一般金属μ=03-0.5 λ为压阻系数,与材质有关;σ为应力值;E为材料的弹性模量

电阻的灵敏系数      = − + A A l l R R 对于半径为r的圆导体，A=πr2 ，ΔA/A=2Δr/r 又由材料力学可知，在弹性范围内，返回上一页下一页 l /l =  , r/r = − , /  =  = E (1 2 E) R R = + +  ε为导体的纵向应变，其数值一般很小，常以微应变度量； μ为电阻丝材料的泊松比，一般金属μ=0.3~0.5； λ为压阻系数，与材质有关；σ为应力值；E为材料的弹性模量；

忘電子工業出版社 PUBLISHING HC 金属电阻的灵敏系数 △RR =1+21+ △p/p E 1+2材料的几何尺寸变化引起的材料的电阻率p随应变引起的(压阻效应 E 金属材料:k以前者为主,则k≈1+2=17~36 半导体:k值主要是由电阻率相对变化所决定 △R R

金属电阻的灵敏系数      / 0 1 2  = + +  = R R k 1+ 2  0  /  k 材料的几何尺寸变化引起的材料的电阻率ρ随应变引起的（压阻效应）金属材料：k0以前者为主，则k0≈1+2μ=1.7~3.6 半导体：k0值主要是由电阻率相对变化所决定 0 k R R ==  返回上一页下一页

忘電子工對出版社 2.应变片的基本结构与种类感栅直径为 0025mm左右的合金电阻丝位移綁式蔣矩、底m递镘、压力弹性敏→应变覆盖层保护感元件外力作用应变片■今被测对象表面产生微小机械变形应变片敏感栅随同变形电阻值发生相应变化

2. 应变片的基本结构与种类敏感栅直径为 0.025mm左右的合金电阻丝丝绕式基底绝缘覆盖层保护位移、力、力矩、加速度、压力弹性敏感元件应变外力作用被测对象表面产生微小机械变形应变片敏感栅随同变形电阻值发生相应变化应变片返回上一页下一页

電子工掌出版社应变片的类型和材料金属丝式回线式短接式金属箔式金属薄膜式

应变片的类型和材料 ⚫ 金属丝式 ⚫ 金属箔式 ⚫ 金属薄膜式回线式短接式返回上一页下一页

忘電子工業出社金属丝式应变片金属电阻丝应变片的基本结构 1-基片;2-电阻丝;3-覆盖层;4引出线

金属丝式应变片返回上一页下一页金属电阻丝应变片的基本结构 1-基片；2-电阻丝；3-覆盖层；4-引出线

忘電子工業出疑社金属电阻应变片,材料电阻率随应变产生的变化很小,可忽略 △R ≈(1+2)E=K0E R 应变片电阻的相对变化与应变片纵向应变成正比, 并且对同一电阻材料,K=1+2是常数。其灵敏度系数多在17~3.6之间

金属电阻应变片，材料电阻率随应变产生的变化很小，可忽略   0 (1 2 ) K R R  + =  应变片电阻的相对变化与应变片纵向应变成正比，并且对同一电阻材料， K0=1+2μ是常数。其灵敏度系数多在1.7～3.6之间。返回上一页下一页

電子工掌出版社金属箔式应变片在绝缘基底上,将厚度为0.003~0.01mm电阻箔材,利用照相制板或光刻腐蚀的方法,制成适用于各种需要的形状箔式应变片

金属箔式应变片 ⚫ 在绝缘基底上，将厚度为0.003～0.01mm电阻箔材，利用照相制板或光刻腐蚀的方法，制成适用于各种需要的形状箔式应变片返回上一页下一页

忘電子工業出社 PUBLISHING HOUSE OF ELECTRONICS INDUSTRY 优点: (1)尺寸准确,线条均匀,适应不同的测量要求, (2)可制成多种复杂形状尺寸准确的敏感栅 (3)与被测试件接触面积大,粘结性能好。散热条件好,允许电流大,灵敏度提高。 (4)横向效应可以忽略。 (5)蠕变、机械滞后小,疲劳寿命长。缺点: 电阻值的分散性大阻值调整

优点：（1）尺寸准确，线条均匀，适应不同的测量要求，（2）可制成多种复杂形状尺寸准确的敏感栅（3）与被测试件接触面积大，粘结性能好。散热条件好，允许电流大，灵敏度提高。（4）横向效应可以忽略。（5）蠕变、机械滞后小，疲劳寿命长。缺点：电阻值的分散性大阻值调整返回上一页下一页

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