梁式(等截面和等强度)应变片粘贴:
3.应变片测试原理
用应变片测量应变或应力时,得到应力值?
??E?
式中?──试件的应力;
?──试件的应变;
E──试件的弹性模量(Pa)。
由此可知,应力值?正比于应变?,而试件应变又正比于电阻值的变化量△R,所以应
力正比于电阻值的变化。这就是利用应变片测量应变的基本原理。
4. 计算应用
例:如图4-14在等截面悬臂梁上粘贴两个应变片进行温度补偿,接电路为;
其中R1和R2为应变片,R1=R2=R3=R4,为配置电阻
Uo?U??R1?R2?U????K??1??2? ??4?R1R2?4式中?1受到压应力,?2受到拉应力,
?2????1
代入有
Uo?
UK?1????1 4五、 应变式传感器的应用
本节要求:
了解应变片传感器的应用。
1. 柱(筒)式力传感器 2. 膜片式压力传感器
本讲小结:
电阻应变式传感器是基于电阻应变效应制造的一种测量微小机械变化量的传感器。目前应用最广的电阻应变片有电阻丝应变片和半导体应变片两种。
电阻应变式传感器的测量线路大都采用交流电桥,通过测量电桥把应变片电阻的变化转换成电压或电流变化。
产生应变片温度误差的主要因素有二:一是由于电阻丝温度系数的存在;二是电阻丝与试件材料的线膨胀系数不同。
电阻应变片温度补偿的方法通常有应变片自补偿法和电路补偿法两种。
作业
1.说明电阻应变片的组成、规格及分类。
2.什么叫应变效应?利用应变效应解释金属电阻应变片工作原理。 3.电阻丝的应变灵敏系数Ks与应变片的灵敏系数K有何异同?
4.什么叫横向效应?应变片敏感栅的结构形式与横向效应有何关系? 5.试述应变片温度误差的原因和补偿方法。
6.拟在等截面的悬臂梁上粘贴四个完全相同的电阻应变片组成差动全桥电路。试问: (1)四个应变片应怎么粘贴在悬臂梁上? (2)画出相应的电桥电路图。
7.电阻应变片的灵敏度K=2.0,沿纵向粘贴于直径为0.05m的圆形钢柱表面,钢材的E=2.0×1011N/m2,?=0.3。求钢柱受10吨拉力作用时,应变片电阻的相对变化量。又若应变片沿钢柱圆周方向粘贴,受同样拉力作用时,应变片电阻的相对变化量为多少?
8.采用阻值为120Ω,灵敏度系数K=2.0的金属电阻应变片与阻值R=120Ω的固定电阻组成电桥,桥路电压为4V,并假定负载电阻无穷大。当应变片上的应变分别为1??和1000??时,试求单臂工作电桥、双臂工作电桥以及全桥工作时的输出电压。并比较三种情况下的灵敏度。
9.采用阻值为120Ω,灵敏度系数K=2.0的金属电阻应变片与阻值R=120Ω的固定电阻组成电桥,桥路电压为10V。当应变片应变为1000??时,若要使输出电压大于10mV,则可采用何种接桥方式(设输出阻抗为无穷大)?
10.有一测量吊车起吊物质量的拉力传感器如图2-35(a)所示。电阻应变片R1,R2,R3,R4贴在等截面轴上。已知等截面轴的截面积为0.00196m2,弹性模量E为2.0×1011N/m2,泊松比为0.3,R1,R2,R3,R4标称值均为120Ω,灵敏度为2.0,它们组成全桥,如图2-35(b)所示,桥路电压为2V,测得输出电压为2.6mV,求:
(1)等截面轴的纵向应变及横向应变; (2)重物m有多少吨?
图2-35 测量吊车起吊物质量的拉力传感器
电阻应变式传感器.



