电阻式传感器原理及相关常识具体介绍
电阻式传感器品种繁复,使用广泛,其根本原理便是将被测物理量的改变转化成电阻值的改变,再经相应的丈量电路显现或记载被丈量值的改变。
9.2.1 电阻应变式传感器
应变式传感器是根据丈量物体受力变形所发作应变的一种传感器,最常用的传感元件为电阻应变片。
使用规模:可丈量位移、加速度、力、力矩、压力等各种参数。
应变式传感器特色
1、应变式传感器的作业原理
(1) 金属的电阻应变效应
金属导体在外力效果下发作机械变形时,其电阻值跟着它所受机械变形(伸长或缩短)的改变而发作改变的现象,称为金属的电阻应变效应。
公式推导: 若金属丝的长度为L,截面积为S,电阻率为ρ,其未受力时的电阻为R,则:
(9.1)
假如金属丝沿轴向方向受拉力而变形,其长度L改变dL,截面积S改变dS,电阻率ρ改变 ,因此引起电阻R改变dR。将式(9.1)微分,收拾可得:
(9.2)
关于圆形截面有:
(9.3)
为金属丝轴向相对伸长,即轴向应变;而 则为电阻丝径向相对伸长,即径向应变,两者之比即为金属丝资料的泊松系数μ,负号标明符号相反,有:
(9.9)
将式(9.9)代入(9.3)得:
(9.5)
将式(9.5)代入(9.2),并收拾得:
(9.6)
或 (9.7)
K0称为金属丝的活络系数,其物理含义是单位应变所引起的电阻相对改变。
K0称为金属丝的活络系数,其物理含义是单位应变所引起的电阻相对改变。
公式简化进程: 由式 能够显着看出,金属资料的活络系数受两个要素影响:
一个是受力后资料的几许尺度改变所引起的,即 项;另一个是受力后资料的电阻率改变所引起的,即 项。关于金属资料 项比 项小得多。很多试验标明,在电阻丝拉伸份额极限规模内,电阻的相对改变与其所受的轴向应变是成正比的,即K0为常数,所以能够写成:
(9.8)
一般金属电阻丝的K0=1.7~4.6。
一般金属电阻丝的K0=1.7~4.6。
(2) 应变片的根本结构及丈量原理
应变片的根本结构简介
电阻丝应变片是用直径为0.025mm具有高电阻率的电阻丝制成的。为了取得高的阻值,将电阻丝排列成栅状,称为灵敏栅,并张贴在绝缘的基底上。电阻丝的两头焊接引线。灵敏栅上面张贴有维护效果的覆盖层。
应变式传感器是将应变片张贴于弹性体外表或许直接将应变片张贴于被测试件上。弹性体或试件的变形经过基底和粘结剂传递给灵敏栅,其电阻值发作相应的改变,经过转化电路转化为电压或电流的改变,即可丈量应变。若经过弹性体或试件把位移、力、力矩、加速度、压力等物理量转化成应变,则可丈量上述各量,而做成各种应变式传感器。