成都信息工程（成都信工学院）：电子工业出版社《传感器与检测技术》教学资源（PPT课件）第2章 电阻式传感器原理与应用 2.1 应变式传感器

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