教学目的与要求项目二电阻应变式传感器1、了解和熟悉电阻应变原理；2、知道电阻应变式传感器测量电路。（时间安排：4课时；任课教师：胡辉）本课与难重占点重点、难点：电阻应变式传感器测量电路。课次序容1—、应变效应2二、电阻应变片的结构、材料和分类3三、电阻应变片的测it电路堂4四、电阻应变片的应用5五、小结6六、布萱作业7七、板书安排进程班级:日期：年月曰编号:△复习上节课容：（略）△概述力普遍存在于日常生活中。在科学研究和工农业生产中，力更是起着重要的作用。在生产过程中，压力检测与调节控制系统的应用非常广泛，例如锅炉蒸汽和水的压力监控；炼油厂减压蒸镭需要的低于大气的直空压力检测;在航空发动机试验研究中，为了研究发动机性能，必须测量过渡态的压力变化；电力系统中油路压力的测星和控制等。对压力监控是保证工艺要求、生产设备和人身安全，实现经济运行所必须的。检测力的传感器主要有电阻应变式传感器、压电式传感器、电容式传感器、压阻式传感器、电感式传感器等，本项目主要介绍电阻应变式和压电式测力传感器。电阻应变片及弹性敏感元件电阻应变片（也称应变计或应变片）是电阻应变式传感器的核心元件，它是一种电阻传感器，主要由弹性敏感元件或试件、电阻应变片和测量转换电路组成。它是把应变转换为电阻变化，再用相应的测量电路将电阻转换成电压输出的传感器。利用电阻应变式传感器可以直接测量力，也可以间接测量位移、形变、加速度等参数。常用的电阻应变片有电阻丝应变片和半导体应变片两种。—、应变效应电阻应变片的工作原理是基于应变效应，即导体或半导体材料在外界力的作用下产生机械形变时，其电阻值相应发生变化，这种现象称为“应变效应”。由电工学可知，金属丝电阻R可用下式表示：1IA兀式中一阻率，Q・M;L——电阻丝长度，M;人——电阻丝截面积，M2。当沿金属丝的长度方向施加均匀力时，上式中只R、L都将发生变化，导致电阻值发生变化。即得到以下结论：金属丝受外力作用而伸长时，长度增加，而截面积减少，电阻值会增大；当金属丝受外力作用而压缩时，长度减小，而截面增加，电阻值会减小。阻值变化通常较小。实验证明，电阻应变片的电阻应变时R/R与电阻应变片的纵向应变&的关系在很大围是线性的，即其中AR/R电阻应变片的电阻应变；K电阻丝的灵敏度。式中的乐代表了被测件在应变片的应变。严格来讲，由于试件与应变片之间存在蠕变等影响，所以应变片与试件这两者的应变是有差异的，但差异并不很大，工程上允许忽略，但却存在一大弱点，就是灵敏度低，一般为2.0〜3・6。二、电阻应变片的结构、材料和分类电阻应变片的典型结构如图所示，由敏感栅、基底、覆盖层和引线等部分组成。无论哪种形式的金属应变片，对敏感栅的金属材料都有以下基本要求：1•灵敏系数要大，旦在所测应变围保持不变；2.P要大而稳定，以便于缩短敏感栅长度；抗氧化、耐腐蚀性好，具有良好的焊接性能；4.电阻温度系数要小；5.机械强度高，具有优良的机械加工性能。电阻应变片的分类：按电阻应变片敏感栅材料不同，可分为金属应变片和半导体应变片两大类。(A)丝式应变片；(B)箔式应变片；(C)半导体应变片—基底；2-应变丝或半导体；3-引出线；4-焊接电极；5-外引线三、电阻应变片的测重电路(-)直流电桥平衡条件当RL-oo时，电桥输出电压为P-3)当电辭鮒！阻贝嶽?曲二R2R3P(3-4)（二）电压灵敏度R1为电阻应变片，R2、R3、R4为电桥固定电阻，这就构成了单臂电桥。Ri+ARiR3氏卄氏4R1+M1+R2应4A/?l设桥臂比沪时S】，由于Ml远远小于分母中原酬1可忽略，并考虑到平衡条件的垠2二地农则式（3-5）可写为卩Uo=宀竺E(1+«)氏1N=1时，为最大值:4R\当电源电压E和电阻相对变化量一定时，电桥的输出电压也是定值，与各桥臂电阻阻值大小无关。（三）电阻应变片的温度补偿
方法
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1•补偿块补偿法电桥输出电压uo与桥臂参数的关系为J7O=伙4一尺吹3)Rb工作应变片；&—补偿应变片(b)工程上，一般按R1=RB=R3=R4选取桥臂电阻。当温度升高或降低AT=T-TO时，两个应变片因温度相同而引起的电阻变化量相等，电桥仍处于平衡状态，即%二虫［(总+ARn)*4—(占公+肚蛇总卜0若此时被测试件有应变的作用，则工作应变片电阻R1有新的增SAR1,而补偿片不承受应变，故不产生新的增量，此时电桥输出电压为S=ALR\R\由上式可知，电桥的输出电压uo仅与被测试件的应变电阻有关，而与环境温度无关。桥路自补偿法当测量桥路处于双臂半桥和全桥工作方式时，电桥相邻两臂受温度影响，同时产生大小相等，符号相同的电阻增星而互相抵消，从而达到桥路温度自补偿的目的。四、电阻应变片的应用——模拟电子称实验电路电子称是将转换成电信号的称重传感器。电子台秤不仅能快速、准确地称出商品的重S，用数码显示出来,而旦具有计算器的功能，使用起来更加方便。其他应用：1、电阻应变式纱线力测量2、筒式压力传感器3、膜片压力式传感器4、组合式压力传感5、力和扭矩传感器6、应变式加速度传感器五、小结：通过本训练熟悉电阻应变片的结构和种类，堂握应变片测量力的工作原理，堂握直流电桥的工作原理和有关特性，熟悉电阻应变式传感器测量电路。六、布萱作业:1、应变式传感器的工作原理？2、应变式传感器的测量方法？七、板书安排黑板分为三个部分：左边为标题，不擦除。中部为具体讲解，更新擦除。右边以图形为主,也可以写临时性容。
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