1、2022-4-16機械工程測試技術機械工程測試技術第四章第四章 傳感器測量原理傳感器測量原理(1)本章學習要求：本章學習要求：1.1.掌握電阻式傳感器的工作原理掌握電阻式傳感器的工作原理2.2.了解電阻式傳感器的結構、分類了解電阻式傳感器的結構、分類3.3.了解電阻傳感器的測量電路了解電阻傳感器的測量電路4.4.了解電阻傳感器的應用了解電阻傳感器的應用工程測試技術基礎工程測試技術基礎第二講第二講 傳感器測量原理（傳感器測量原理（1）2.1 2.1 概述概述1. 1. 傳感器定義傳感器定義 傳感器是借助檢測元件將一種形式的信息轉傳感器是借助檢測元件將一種形式的信息轉換成另一種信息的裝置。換成另一

2、種信息的裝置。 物理量物理量電量電量 目前，傳感器轉換后的信號大多為電信號。目前，傳感器轉換后的信號大多為電信號。因而從狹義上講，傳感器是把外界輸入的非電信因而從狹義上講，傳感器是把外界輸入的非電信號轉換成電信號的裝置。號轉換成電信號的裝置。輔助電源敏感元件敏感元件轉換元件轉換元件基本轉換電路被測量電量敏感元件是直接感受被測量，并輸出與被測量成確定關系的某一物理量的元件。轉換元件：敏感元件的輸出就是它的輸入，它把輸入轉換成電路參量。基本轉換電路：上述電路參數接入基本轉換電路（簡稱轉換電路），便可轉換成電量輸出。傳感器的組成傳感器的組成 敏感元件在傳感器中直接感受被測量，并敏感元件在傳感器中直接

3、感受被測量，并轉換成與被測量有確定關系、更易于轉換的非轉換成與被測量有確定關系、更易于轉換的非電量。電量。彈性敏感元件（彈簧管）彈性敏感元件（彈簧管）彈簧管彈簧管(布爾登管）將壓力轉換布爾登管）將壓力轉換為角位移為角位移P418 本課中，傳感器泛指將一個被測物理量按本課中，傳感器泛指將一個被測物理量按照一定的物理規(guī)律轉換為另一物理量的裝置，照一定的物理規(guī)律轉換為另一物理量的裝置，著重研究裝置的信號轉換規(guī)律，并不嚴格區(qū)分著重研究裝置的信號轉換規(guī)律，并不嚴格區(qū)分其是一個其是一個敏感元件還是一個傳感器。敏感元件還是一個傳感器。2.2 2.2 電阻式傳感器電阻式傳感器 電阻式傳感器電阻式傳感器是把被測

4、量轉換為電阻變化的一是把被測量轉換為電阻變化的一種傳感器種傳感器, , 按工作的原理可分為按工作的原理可分為: :變阻器式、電阻應變式、變阻器式、電阻應變式、熱敏式、光敏式、電敏式熱敏式、光敏式、電敏式.第二講第二講 傳感器測量原理（傳感器測量原理（1）（一）變阻器式傳感器的構造與原理 1.機械結構 2.物理模型 3.數學模型一、一、 變阻器式傳感器（變阻器式傳感器（電位器式傳感器）xL 等效電路分析等效電路分析: :變阻式傳感器變阻式傳感器L-L-變阻器總長變阻器總長; ;x-x-電刷移動量電刷移動量. .R R0 0- -總電阻總電阻; ; R RL L電刷電阻電刷電阻; ;R0=K*L0

5、 x=R/Kx,RL0,R0U0UL0 x=R0R=U0Ux=L0*U / U0變阻式傳感器變阻式傳感器x=L0*U / U0= K*U0U0UxL0動手做一做 如何變成傳感器?一個具體的工程實例:請將電位器接入實際身高測量應用中.1.結構誤差 階梯特性與階梯誤差（二）工程應用中存在的問題UmLUU0UscV VRfRR0-R2.負載特性 負載特性與負載誤差2000RRRRRRRUUffsc令XLLRRr00則)1 (10rmrrUUscm為電位置的負載系數,即fRRm0電刷的相對行程 若使非線性誤差(1020) R00LU(三)特點及應用 優(yōu)點 結構簡單,性能穩(wěn)定,輸出信號大,受外界條件影響

6、小等優(yōu)點 缺點 動態(tài)響應差,精度差,分辨率低 應用 常用來測位移,壓力,加速度.問題: 前述的測身高裝置如何改為測體重裝置?案例：案例：重量的自動檢測重量的自動檢測-配料設備配料設備 比較比較重量設定原材料原材料原理：彈簧原理：彈簧-力力-位移位移 -電位器電位器-電阻電阻案例：案例：煤氣包儲量檢測煤氣包儲量檢測煤氣包煤氣包鋼絲鋼絲原理：鋼絲原理：鋼絲-收線圈數收線圈數 -電位器電位器 -電阻電阻案例：案例：玩具機器人（廣州中鳴數碼玩具機器人（廣州中鳴數碼 ）原理：電機原理：電機-轉角轉角 -電位器電位器 -電阻電阻( (四四) ) 變阻器式傳感器的性能參數變阻器式傳感器的性能參數: : 1)

7、 1)線性線性( (或曲線的一致性或曲線的一致性); 4); 4)移動或旋轉角度范圍移動或旋轉角度范圍; ; 2) 2)分辨率分辨率; 5); 5)電阻溫度系數電阻溫度系數; ; 3) 3)整個電阻值的偏差整個電阻值的偏差; 6); 6)壽命壽命(3)(3)變阻器式傳感器的分類變阻器式傳感器的分類按測量類型：按測量類型：單圈電位器單圈電位器多圈電位器多圈電位器直線滑動式電位器直線滑動式電位器按制作方式：按制作方式：線繞電位器線繞電位器導電塑料電位器導電塑料電位器普通塑料基底普通塑料基底導電導電材料粉材料粉變阻器式傳感器產品變阻器式傳感器產品2 2 電阻應變式傳感器電阻應變式傳感器-應變片應變片

8、 電阻應變片工作原理是基于金屬導體的應變效電阻應變片工作原理是基于金屬導體的應變效應，即金屬導體在外力作用下發(fā)生機械變形時，其應，即金屬導體在外力作用下發(fā)生機械變形時，其電阻值隨著所受機械變形電阻值隨著所受機械變形( (伸長或縮短伸長或縮短) )的變化而發(fā)的變化而發(fā)生變化象。生變化象。 拉壓1) 1) 工作原理工作原理上述任何一個參數變換均會引起電阻變化上述任何一個參數變換均會引起電阻變化, ,求導數求導數金屬應變片的電阻金屬應變片的電阻R R為為AlRdAldAAldlAdR2代入代入AlR/dAdAldlRdRdAdAldlRdR有：有：金屬絲：金屬絲：2rAdrdrldlRdR2金屬絲體

9、積不變：金屬絲體積不變：ldlrdrldl電阻絲軸向變形電阻絲軸向變形電阻絲材料的泊松比電阻絲材料的泊松比有：有：dRdR2Ed其中其中與電阻絲軸向正應力與電阻絲軸向正應力有關，有關，為壓阻系數，為壓阻系數，E為彈性模量為彈性模量)21(2EERdRE)21( 由電阻絲幾何尺寸變化引起由電阻絲幾何尺寸變化引起由電阻絲電阻率隨應變的改變而引起由電阻絲電阻率隨應變的改變而引起對金屬材料， 近似看作導電率不變：)21(RdR金屬絲應變片：金屬絲應變片：E 電阻變化與應變成正比，電阻應變片靈敏度系數電阻應變片靈敏度系數定義：21/ldlRdRSg Sg的范圍在（ 1.74.0）應變計金屬應變計金屬應變

10、計半導體應變計半導體應變計dRdRE 優(yōu)點：靈敏度大優(yōu)點：靈敏度大; ;體積小體積小; ; 缺點：溫度穩(wěn)定性和可重復性不如金屬應變片。缺點：溫度穩(wěn)定性和可重復性不如金屬應變片。ERdRS/半導體應變片靈敏度半導體應變片靈敏度3) 3) 應變片的主要參數應變片的主要參數 4 4）其它表示應變計性能的參數（工作溫度、滯后、）其它表示應變計性能的參數（工作溫度、滯后、 蠕變、零漂以及疲勞壽命、橫向靈敏度等）。蠕變、零漂以及疲勞壽命、橫向靈敏度等）。 1 1）幾何參數：表距）幾何參數：表距L L和絲柵寬度和絲柵寬度b b，制造廠常用，制造廠常用 b bL L表示。表示。2 2）電阻值：應變計的原始電阻

11、值。）電阻值：應變計的原始電阻值。 (60,90,(60,90,120120,300,500,1000) ,300,500,1000) 3 3）靈敏系數：表示應變計變換性能的重要參數。）靈敏系數：表示應變計變換性能的重要參數。 4) 4) 應變片的誤差及補償應變片的誤差及補償 l影響應變片精度的主要因素是溫度影響應變片精度的主要因素是溫度 電阻值隨溫度的變化而改變； 應變片與襯底材料的熱膨脹系數不一樣。l應變片測量的另一誤差來自應變片的大小和測應變片測量的另一誤差來自應變片的大小和測點的位置點的位置TRRfTgfgTTSTSRR1Tsgsg)(（2） 溫度補償（自補償法和線路補償法）溫度補償（

12、自補償法和線路補償法） 單絲自補償應變片單絲自補償應變片 每一種材料的被測試件，其線膨脹系數都為確定值,選擇應變片敏感柵材料，使其電阻溫度系數和線膨脹系數滿足一定條件，可實現溫度自補償。雙絲組合式自補償應變片雙絲組合式自補償應變片 兩種不同電阻溫度系數（一種為正值，一種為負值）的材料串聯組成敏感柵，兩段敏感柵，隨溫度變化而產兩段敏感柵，隨溫度變化而產生的電阻增量大小相等，符號相反。生的電阻增量大小相等，符號相反。 電路補償法電路補償法焊點RaRb 電路補償法電路補償法 如圖，電橋輸出電壓與橋臂參數的關系為 式中A由橋臂電阻和電源電壓決定的常數。3241RRRRAUSCUSCR2R4R1R3U橋

13、路補償法 由上式可知，當R3、R4為常數時，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。 測量應變時，使用兩個應變片，一片貼在被使用兩個應變片，一片貼在被測試件的表面測試件的表面，圖中R1稱為工作應變片。另一片另一片貼在與被測試件材料相同的補償塊上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R

14、1R2 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，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，即兩個應變片的熱輸出相等，可知電橋的輸出電壓為零。 若有應變作用，只會引起電阻R1發(fā)生變化，R2不承受應變。電橋輸出電壓只與應變有關，與溫度無關。03241RRRRAUSC根據被測試件承受應變的情況，可以不另加專門的補償塊，而是將補償片貼在被測試件上，這樣既能起到溫度補償作用，又能提高輸出的靈敏度，如圖所示的貼法。 R1R2FFR1R2（b）（a）F圖(a)為一個梁受彎曲應變時，應變片R1和R2的變形方向相反，上面

15、受拉，下面受壓，應變絕對值相等，符號相反，將它們接入電橋的相鄰臂后，可使輸出電壓增加一倍。當溫度變化時，應變片R1和R2的阻值變化的符號相同，大小相等，電橋不產生輸出，達到了補償的目的。構件受彎曲應力構件受單向應力(b)圖是受單向應力的構件，將工作應變片R2的軸線順著應變方向，補償應變片R1的軸線和應變方向垂直，R1和R2接入電橋相鄰臂，其輸出為FFR1R2（b）121KRARUSC電阻應變片的選擇、粘貼技術電阻應變片的選擇、粘貼技術 1.1.目測電阻應變片有無折痕目測電阻應變片有無折痕. .斷絲等斷絲等 缺陷，有缺陷的應變片不能粘貼。缺陷，有缺陷的應變片不能粘貼。2.2.用數字萬用表測量應變

16、片電阻值大用數字萬用表測量應變片電阻值大 小。同一電橋中各應變片之間阻值小。同一電橋中各應變片之間阻值 相差不得大于相差不得大于0.50.5歐姆歐姆. .3.3.試件表面處理：貼片處置用細紗紙打磨干凈，用試件表面處理：貼片處置用細紗紙打磨干凈，用 酒精棉球反復擦洗貼處，直到棉球無黑跡為止。酒精棉球反復擦洗貼處，直到棉球無黑跡為止。4.4.應變片粘貼應變片粘貼: :在應變片基底上擠一小滴在應變片基底上擠一小滴502502膠水，膠水， 輕輕涂抹均勻，立即放在應變貼片位置。輕輕涂抹均勻，立即放在應變貼片位置。5.5.焊線焊線: :用電烙鐵將應變片的引線焊接到導引線上。用電烙鐵將應變片的引線焊接到導引

17、線上。6.6.用兆歐表檢查應變片與試件之間的絕緣組織，應用兆歐表檢查應變片與試件之間的絕緣組織，應 大于大于500M500M歐。歐。7.7.應變片保護：用應變片保護：用704704硅橡膠覆于應變片上，防止硅橡膠覆于應變片上，防止 受潮。受潮。應變片的粘貼：應變片的粘貼： 1. 去污：采用手去污：采用手持砂輪工具除去構件持砂輪工具除去構件表面的油污、漆、銹表面的油污、漆、銹斑等，并用細紗布交斑等，并用細紗布交叉打磨出細紋以增加叉打磨出細紋以增加粘貼力粘貼力 ，用浸有酒精，用浸有酒精或丙酮的紗布片或脫或丙酮的紗布片或脫脂棉球擦洗。脂棉球擦洗。 2.2.貼片：在應貼片：在應變片的表面和處理變片的表面

18、和處理過的粘貼表面上，過的粘貼表面上，各涂一層均勻的粘各涂一層均勻的粘貼膠貼膠 ，用鑷子將，用鑷子將應變片放上去，并應變片放上去，并調好位置，然后蓋調好位置，然后蓋上塑料薄膜，用手上塑料薄膜，用手指揉和滾壓，排出指揉和滾壓，排出下面的氣泡下面的氣泡 。 3.測量測量 ：從分開的端子從分開的端子處，預先用萬處，預先用萬用表測量應變用表測量應變片的電阻，發(fā)片的電阻，發(fā)現端子折斷和現端子折斷和壞的應變片。壞的應變片。 4.焊接：焊接： 將引線將引線和端子用烙鐵焊和端子用烙鐵焊接起來，注意不接起來，注意不要把端子扯斷。要把端子扯斷。 5.固定：固定： 焊接后用膠布焊接后用膠布將引線和被測將引線和被測對

19、象固定在一對象固定在一起，防止損壞起，防止損壞引線和應變片。引線和應變片。3) 3) 應變片測量電路應變片測量電路VUR1R2R4R3URRRRRRRRUSC)(43214231令：令：RR 1RRR4RRR32URRRRRRRRRRUSC)()(RRU4)21(RR金屬絲應變片：金屬絲應變片：U USCSC與應變成線形關系，可以用電橋測量電壓測量應變與應變成線形關系，可以用電橋測量電壓測量應變URRRRRRRRUSC)(43214231 R2R3R1R4U0電橋線路原理圖RgacdIgbUSCI1I2)(2101RRURUab)(2101RRUI)(4302RRUI)(4304RRURUad

20、043214231)(URRRRRRRRUUUadabSC4231RRRR電橋平衡公式： 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，R為負。在上式中以R1+R代替R1，則43214231RRRRRRRRRRUUSC 設電橋各臂均有相應的電阻增量各臂均有相應的電阻增量R1，R2，R3，R4時 4433221144223311RRRRRRRRRRRRRRRRUUSC在實際使用時，一般多采用等臂電橋或對稱電橋。 1 1、等臂電橋、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

21、式中的高階微量，并利用 式得到 43213241432122RRRRRRRRRRRRRRRUUsc4321432144UKRRRRRRRRUUSCKRR當RiR時，輸出電壓Ug與應變間呈線性關系。若假定不成立，則按線性關系刻度的儀表用來測量必然帶來非線性誤差。KURRUUsc442 2、第一對稱電橋、第一對稱電橋 若電橋橋臂兩兩相等，即R1=R2=R，R3=R4=R，則稱它為第一對稱電橋，其實質上是半等臂電橋。設R1有一增量R，電橋的輸出電壓為UscR2=RR3=RR1=RR4=RU第一對稱電橋bacdRRRRU21114FFR1R2半橋 1)相鄰臂a)相鄰臂：補償應變片221141RRRRU

22、UscURRUsc)1 (4112RRb)相鄰臂：極性相反應變片R1R2FURRUsc4212RR半橋 2)相對臂331141RRRRUUscFFR1R313RRURRUsc42全橋RRRRRRRRUUSC43214R1R3R1，R3FR2，R4R1R3R1，R3FR2，R4URRUSC44URRUsc)1 (42URRUSC4 對不同結構的應變式傳感器，由于彈性元件上粘貼的應變片數量和方式不同，構成等臂電橋時，在相同載荷下電橋輸出電壓大小不一樣。橋臂系數決定了電橋的輸出靈敏度電橋的非線性誤差43213241432122RRRRRRRRRRRRRRRUUsc1432143212114 RRRR

23、RRRRRRRRRRRRU四、應變效應的應用四、應變效應的應用 應變效應的應用十分廣泛。它可以測量應變效應的應用十分廣泛。它可以測量應變應應變應力、彎矩、扭矩、加速度、位移力、彎矩、扭矩、加速度、位移等物理量。等物理量。 電阻應變片的應用可分為兩大類：電阻應變片的應用可分為兩大類： 第一類是將應變片粘貼于某些彈性體上，并將第一類是將應變片粘貼于某些彈性體上，并將其接到測量轉換電路，這樣就構成測量各種物理量其接到測量轉換電路，這樣就構成測量各種物理量的專用應變式傳感器。的專用應變式傳感器。應變式傳感器應變式傳感器中，敏感元件中，敏感元件一般為各種彈性體，傳感元件就是應變片，測量轉一般為各種彈性體

24、，傳感元件就是應變片，測量轉換電路一般為橋路；換電路一般為橋路； 第二類是將應變片貼于被測試件上，然后將其第二類是將應變片貼于被測試件上，然后將其接到應變儀上就可直接從應變儀上讀取被測試件的接到應變儀上就可直接從應變儀上讀取被測試件的應變量。應變量。 電阻應變式傳感器的應用：測力電阻應變式傳感器的應用：測力1 1、柱力式傳感器、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，

25、在與軸線任意夾角的方向，其應變?yōu)?： 2cos11211沿軸向的應變；彈性元件的泊松比。當=0時SEF1當=90時E：彈性元件的楊氏模量 2 2、梁力式傳感器、梁力式傳感器 等強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，梁長為L，粱厚為h。LR1R3R2R4xFhb等強度梁彈性元件b0R4力F作用于梁端三角形頂點上，梁內各斷面產生的應力相等，故在對L方向上粘貼應變片位置要求不嚴。n橫截面梁n雙空梁nS形彈性元件P（b） （a）應變式壓力傳感器 3、 應變式壓力傳感器應變式壓力傳感器 測量氣體或液體壓力的薄板式傳感器，如圖所示。當氣體或液體壓力作用在薄板承壓面上時

26、，薄板變形，粘貼在另一面的電阻應變片隨之變形，并改變阻值。這時測量電路中電橋平衡被破壞，產生輸出電壓。 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)。應變片 4 4、應變式加速度傳感器、應變式加速度傳感器由端部固定并帶有慣性質量塊m的懸臂梁及貼在梁根部的應變片、基座及外殼等組成。是一種慣性式傳感器。 測量時，根據所測振動體加速度的方向，把傳感器固定在被測部位。當被測點的加速度沿圖中箭頭所示方向L應變片質量塊m彈簧片外殼基座a應變式加速度傳感器時，固定在被測部位。當被測點的加速度沿圖中箭頭所示方向時，懸臂梁自由端受慣性力F=ma的作用，質量塊向箭頭a相反的方向相

27、對于基座運動，使梁發(fā)生彎曲變形，應變片電阻也發(fā)生變化，產生輸出信號，輸出信號大小與加速度成正比。 六、應變式傳感器舉例六、應變式傳感器舉例 （一）應變式力傳感器一）應變式力傳感器 1. 柱（筒）式力傳感器柱（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變片，縱向對稱的R1和R3串接, R2和R4串接, 橫向的R5和R7串接, R6和R8串接,并置于橋路對臂上以減小偏心載荷及彎矩的影響, 橫向貼片作溫度補償用。 橋路輸出電壓012341()4iUkU)/21mNESEF（為楊氏摸量縱向應變片的應變?yōu)椋?011

28、2)1 (24)1 (2KUKUUimim電橋輸出為接成全橋，總應變?yōu)闄M向應變片應變?yōu)?. 薄壁圓環(huán)式力傳感器薄壁圓環(huán)式力傳感器 所示為環(huán)式力傳感器結構圖及應力分布圖。A處應力為負，B處為正。對R/h5的小曲率圓環(huán),A、 B兩點處的應變?yōu)镋bhFRA209. 1EbhFRB291. 1 h圓環(huán)厚度; b圓環(huán)寬度; E材料彈性模量。若A處內外環(huán)對稱貼兩片應變片，B處受拉或壓應力將應變片接于電橋電路。輸出電壓為 3梁式力傳感器梁式力傳感器4輪輻式力傳感器輪輻式力傳感器（二）（二） 應變式壓力傳感器應變式壓力傳感器 1. 膜片式壓力傳感器膜片式壓力傳感器, 應變片貼在膜片內壁, 在壓力p作用下, 距

29、離圓心x處膜片產生徑向應變r和切向應變t, 表達式分別為: EhxRPr2228)3)(1 (32EhxRPt2228)(1 (32 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, 其應變變化曲線的特點為:maxmaxmax20,0rrttrRxx時，當時當 在平膜片圓心處切向粘貼R1、R4兩個應變片, 在邊緣處沿徑向粘貼R2、R3兩個應變片, 然后接成全橋測量電路。輸出電壓為：maxmaxmaxmaxmax4433221105 . 1)22(4)(4rrrrrUKKURRRRRRRRUU2筒式壓力傳感器筒式壓力傳感器3組合式壓力傳感器組

30、合式壓力傳感器 （三）（三） 應變式加速度傳感器應變式加速度傳感器 測量時, 將傳感器殼體與被測對象剛性連接。 應變片加速度傳感器不適用于頻率較高的振動和沖擊, 一般適用頻率為1060Hz范圍。 案例：案例：橋梁固有頻率測量橋梁固有頻率測量標準產品標準產品案例：案例：電子稱電子稱原理將物品重量通過懸臂梁轉化結構變形再通過應變片轉化為電量輸出。案例：沖床生產記數案例：沖床生產記數 和生產過程監(jiān)測和生產過程監(jiān)測案例：機器人握力測量案例：機器人握力測量案例：案例：振動式地音入侵探測器振動式地音入侵探測器 適合于金庫、倉庫、古建筑的防范，挖墻、打適合于金庫、倉庫、古建筑的防范，挖墻、打洞、爆破等破壞行

31、為均可及時發(fā)現。洞、爆破等破壞行為均可及時發(fā)現。應變式力傳感器應變式力傳感器 應變式力傳感器應變式力傳感器 FFFF各種懸臂梁各種懸臂梁各種懸臂梁各種懸臂梁FF固定點固定點固定點固定點電纜應變片在懸臂梁上的粘貼及變形應變片在懸臂梁上的粘貼及變形應變式荷重傳感器的外形應變式荷重傳感器的外形及應變片的粘貼位置及應變片的粘貼位置FR1R2 R4應變式荷重傳感器外形及受力位置（續(xù)）應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原理演示 荷重傳感器荷重傳感器上的應變片上的應變片在重力作用在重力作用下產生變形。下產生變形。軸向變短，軸向變短，徑向變長。徑向變長。 汽車衡汽車衡（以下參

32、考（以下參考北京遠亞興業(yè)商貿有限公司資料 ）汽車衡汽車衡稱重系統稱重系統荷重傳感器計算公式荷重傳感器計算公式 當當KF 為常數時，橋路所加的激勵源電為常數時，橋路所加的激勵源電壓壓Ui 越高，滿量程輸出電壓越高，滿量程輸出電壓Uom也越高。也越高。 思考：綜合考慮靈敏度與功耗發(fā)熱，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？的取值范圍多少為好？ioommmFK UFUUFFF荷重傳感器應用估荷重傳感器應用估算算 例例2-2 現用荷重傳感器稱重。當橋路電壓為現用荷重傳感器稱重。當橋路電壓為6V時，時，測得橋路的輸出電壓為測得橋路的輸出電壓為24mV，求被測荷重為多少噸，求被測荷重

33、為多少噸? 解解: : 從荷重傳感器銘牌上得到從荷重傳感器銘牌上得到F m=100 103N，KF= 2mV/V，根據式（，根據式（2-5）得）得Uom=24mV。被測荷重。被測荷重 ioommmFK UFUUFFF333O3Fi100 106 1012.5 10 N1.3t2 1024mF UFK U 荷重傳感器應用估算荷重傳感器應用估算 在上面介紹過的汽車衡示意圖中，共使用了在上面介紹過的汽車衡示意圖中，共使用了4個荷重傳感個荷重傳感器，量程器，量程Fm =20t， 靈敏度靈敏度KF =2.5mV/V，使用，使用4個獨立的橋個獨立的橋路電源，每一個電源電壓均相等，路電源，每一個電源電壓均相

34、等， Ui =12V，四個荷重傳感，四個荷重傳感器的輸出串聯，總的輸出電壓器的輸出串聯，總的輸出電壓Uo =24mV， 請估算汽車的質量。請估算汽車的質量。 汽車在鋼板上有少許的前、后、左、右偏位，是否會影汽車在鋼板上有少許的前、后、左、右偏位，是否會影響測量結果？為什么？響測量結果？為什么？ ioommmFK UFUUFFF荷重傳感器用于構件的荷重傳感器用于構件的稱重稱重 荷重傳感器荷重傳感器（共（共 3個，個，120度分布，以達到度分布，以達到均衡目的，另兩個未拍出）均衡目的，另兩個未拍出）底座底座墊塊墊塊電纜電纜電子秤電子秤 磅秤磅秤超市打印秤超市打印秤遠距離遠距離顯示顯示電子天平電子天

35、平電子天平的精度電子天平的精度可達十萬分之一可達十萬分之一人體秤人體秤 吊鉤秤吊鉤秤 便攜式便攜式應變式數顯扭矩扳手應變式數顯扭矩扳手 可用于汽車、摩托車、飛機、內燃機、機械可用于汽車、摩托車、飛機、內燃機、機械制造和家用電器等領域，準確控制緊固螺紋的制造和家用電器等領域，準確控制緊固螺紋的裝配扭矩。量程裝配扭矩。量程2500N.m，耗電量，耗電量10mA，有公制有公制/英制單位轉換、峰值保持、自動斷電英制單位轉換、峰值保持、自動斷電等功能。等功能。壓阻式固態(tài)壓力傳感器壓阻式固態(tài)壓力傳感器 利用擴散工藝制作的四個半導體應變電阻處于利用擴散工藝制作的四個半導體應變電阻處于同一硅片上，工藝一致性好，靈敏度相等，漂移抵同一硅片上，工藝一致性好，靈敏度相等，漂移抵消，遲滯、蠕變非常小，動態(tài)響應快。消，遲滯、蠕變非常小，動態(tài)響應快。 隔離、承壓膜片