丝式电阻应变片
丝式电阻应变片用一根金属细丝弯成敏感栅贴在绝缘基片上,两端引出线,靠应变效应把被测件应变转换为电阻变化。
正在打开页面…
当前筛选:电阻式传感器 / 知识点
共 1622 张公开卡片,当前显示 82 张。
丝式电阻应变片用一根金属细丝弯成敏感栅贴在绝缘基片上,两端引出线,靠应变效应把被测件应变转换为电阻变化。
交流电桥用复阻抗描述电阻与引线寄生电容,调平需满足电阻比和时间常数条件;小寄生效应下差动输出近似直流形式。
交流电桥须同时调电阻比例和寄生电容相关条件;只使直流阻值平衡,通常不足以保证交流输出为零。
全桥差动电路将四片电阻应变片按变化符号接入电桥四臂,在等幅等阻条件下输出与ΔR/R成严格线性关系,电压灵敏度为单臂的4倍,并具有温度补偿作用。
六轴力和力矩传感器用于测量空间中三个方向的力(Fx、Fy、Fz)和三个方向的力矩(Mx、My、Mz),通过弹性元件将力/力矩转换为应变,再由应变片和测量桥电路输出电信号。
膜片式压力传感器利用受压膜片的径向与切向应变分布,在圆心沿切向、边缘沿径向贴四片应变片接成全桥,以提高输出灵敏度并实现温度补偿。
半导体电阻应变片以压阻效应为主,其灵敏度系数近似为压阻系数与弹性模量之积,远高于金属应变片,但温度稳定性差且非线性严重,需进行温度补偿和非线性补偿。
半桥差动电路将两个等阻值应变片接入相邻桥臂,使其电阻等幅反向变化,从而获得严格线性的输出电压、两倍于单臂电桥的灵敏度并具有温度补偿作用。
单臂电桥用于将电阻相对变化转换为电压输出,其精确输出为非线性关系,仅在小信号下可近似为线性,相对非线性误差与电阻相对变化成正比。
压阻式压力传感器利用硅膜片受压时扩散电阻的压阻效应,将高低压腔的压差转换为电桥不平衡电压输出。
压阻效应是半导体材料受力时电阻率发生变化的现象,其电阻率相对变化与应力成正比(Δρ/ρ = πσ),在半导体应变片中主导灵敏度,使灵敏度系数近似为 K ≈ πE。
压阻系数π把指定材料和方向下应力与电阻率相对变化联系起来,单位Pa^-1;它不是电阻应变片的无量纲灵敏系数K。
双金属敏感栅组合式自补偿应变片通过选用电阻温度系数符号相反的两段敏感栅并调整其电阻(长度)比例,使温度变化引起的电阻变化量相互抵消,从而实现温度自补偿。
多轴力传感器通过弹性元件与应变片组测量空间多个方向的力和力矩分量,典型为三向力(Fx、Fy、Fz)和三向力矩(Mx、My、Mz)的六轴传感器。
差动测量把输入为正、负的匹配输出相减,使偶次项抵消、奇次项保留,从而改善线性度;应变电桥还可在正确接法下提高灵敏度并抑制共同温漂。
差动电桥通过让相邻桥臂电阻等幅反向变化,使输出电压与 ΔR 成严格线性关系,半桥差动灵敏度为单臂的两倍、全桥差动为四倍,并因相同符号变化量在桥路中相消而具有温度补偿作用。
应力是物体受外力等外因变形时内部产生的相互作用内力,用单位面积上的内力来度量,并可通过 σ=F/A 与 σ=Eε 把载荷、截面尺寸、弹性模量和应变联系起来。
σ=Eε说明单轴线弹性区的局部应力与应变关系;只有均匀轴向受力的相应模型才可写ε=F/(AE),弯梁和圆环需另算局部应力。
应变是物体在外部压力或拉力作用下发生形变的相对变形量,轴向应变定义为 ε=ΔL/L,而应力是单位面积上的内力,分为正应力与剪应力。
应变效应是导体或半导体在受力变形时电阻值发生变化的现象,其电阻相对变化由几何尺寸变化(应变效应)和电阻率变化(压阻效应)共同贡献,金属材料以几何效应为主,半导体材料以压阻效应为主。
应变灵敏度系数 K 把电阻的相对变化与应变联系起来,即 K=(ΔR/R)/ε,金属应变片近似为 1+2μ,半导体应变片近似为 πE。
应变片敏感栅由纵栅与横栅构成,纵栅窄长、横栅宽短,使纵栅电阻变化主导总电阻而横栅电阻变化相反且被削弱,从而减小横向效应。
应变片标称电阻是应变片未安装、未受力、室温下测得的电阻值,常用值为60、120、200、350、500、1000 Ω,其大小影响允许激励电压、输出信号幅度和敏感栅尺寸。
应变片的横向效应是指横向栅电阻变化对总电阻的贡献与纵向栅相反,从而削弱总电阻变化量,其大小取决于敏感栅的纵栅和横栅尺寸。
应变片温度误差是环境温度变化引起的附加电阻变化,由敏感栅电阻温度系数项和敏感栅与试件热膨胀失配项合成,再除以灵敏系数折算为等效虚假应变。
应变片自补偿法通过选用或组合敏感栅材料,使温度变化时产生的附加应变为零或相互抵消,从而在不外加补偿电路的情况下实现温度补偿。
应变片衬底是承载敏感栅的绝缘基片,与覆盖层共同构成层叠结构,保护敏感栅并保证应变传递。
应变电阻式传感器通过弹性元件将力等被测量转换为应变,再由粘贴其上的电阻应变片转换为微小电阻变化,经温度补偿和电桥电路转换为电压输出,实现对外力的测量。
开尔文电桥在惠斯通电桥基础上增设 R3、R4 与连接电阻 r,用于测量 1Ω 以下的小电阻,而惠斯通电桥适用于 1Ω 以上的大电阻。
弹性元件把被测力/压力等转换为可粘贴应变片的弹性应变,使应变片电阻变化进而由测量电路输出电压。
弹性应变在撤去外力后能够恢复原来的尺寸和形状;是否可恢复需结合载荷范围,不能把所有形变都当作弹性形变。
杨氏模量E表示单轴线弹性区应力与应变的比例,单位Pa;它控制同载荷下应变大小,也进入梁、环和膜片的载荷转换模型。
径向应变是构件横向尺寸的相对变化,与轴向应变通过泊松比符号相反地关联,并共同决定金属应变片的电阻相对变化。
悬臂梁作为一端固定一端自由的弹性元件,受载弯曲时上下表面产生相反应变,通过粘贴应变片并接入电桥将应变转换为电压输出,用于小载荷力或加速度测量。
悬臂梁式力传感器利用弹性梁受力弯曲时上下表面产生等幅反向的拉压应变,通过应变片接成差动电桥把载荷转换为线性电压输出。
惠斯通电桥用四个电阻臂构成桥式电路,通过桥臂电阻变化引起的失衡输出电压来测量电阻变化量,单臂电桥适用于 1Ω 以上的大电阻测量。
感压膜片是将压力(差压、液重或加速度惯性力)转换为膜片应变,再由粘贴或扩散的应变电阻通过电桥输出电信号的弹性敏感元件。
扩散硅压力芯体通过隔离膜片接触被测介质、硅油传导压力至扩散硅芯片感压,并由底座、O型圈、压环、钢珠等实现密封与支撑,从而将压力转换为电信号。
扩散硅压阻式压力传感器以N型单晶硅膜片为弹性元件、扩散电阻为敏感元件,通过高低压腔压差使膜片变形、电阻变化,实现压力到电信号的转换,并借助隔离膜片与硅油将外部介质压力传递至芯片。
柱式力传感器利用弹性柱体将载荷转换为轴向压应变与横向泊松伸长,通过对称粘贴应变片并接成特定电桥,在输出中抵消温度变化和偏心弯矩的影响,同时提高灵敏度。
桥式测量电路通过四个电阻桥臂将电阻变化转换为差分电压输出,其平衡条件为相对桥臂电阻比值相等,输出电压在等臂且小变化条件下与各桥臂电阻相对变化的代数和成正比,利用相邻桥臂变化相反、相对桥臂变化相同的特性可实现温度补偿和提高灵敏度。
梁式力传感器利用悬臂梁或双端固定梁在受力时产生应变,通过粘贴在梁表面敏感区域的电阻应变片将应变转换为电阻变化,再由测量电桥输出电压实现力的测量。
气动尺寸测量把工件几何变化转换成空气流量或压力变化,测头选择要对应目标尺寸、形位或通气任务。
气动量仪把测头产生的气动响应转换为电信号,仪表与测头、压力检测和标定共同完成参数读出。
泊松比描述轴向应变与径向应变的线性关系,是应变片灵敏度系数和温度补偿电桥中横向应变响应的关键参数。
温度自补偿应变片通过选择或组合敏感材料,使温度引起的附加阻变在匹配条件下相互抵消,从而减小应变测量的温度误差。
将热敏电阻与工作应变片置于相同温度,利用热敏电阻阻值随温度升高而减小、使电桥激励分配电压降低,来抵消工作片因温度升高而阻值增大导致的输出升高,从而实现温度补偿。
环式力传感器通过薄壁圆环在载荷下内外表面应变片测量A、B点应变,利用应力分布不均和C点零应变温度补偿,由应变确定载荷F。
电位器式传感器利用触点滑移或转动改变有效电阻长度,将直线或角位移转换为电阻或电压输出,结构简单、输出大且环境稳定,但触头摩擦磨损限制寿命和精度。
电桥差分放大电路读取两端微小电位差并放大,须兼顾输入阻抗、噪声、失调、漂移、共模抑制与带宽。
电桥温度补偿法利用电桥相邻桥臂对电阻变化作用相反的特性,使工作片与补偿片(或同一试件上轴向与横向应变片)的温度分量在输出中相减抵消,从而在保留应变信号的同时消除温度误差。
电桥电压灵敏度描述单位电阻相对变化产生的输出电压,通过增加活动桥臂数、提高激励电压或选用高灵敏系数应变片可提高灵敏度,但受允许电流、蠕变和零漂限制。
电桥非线性误差源于输出电压与电阻相对变化量的非线性关系,单臂电桥相对非线性误差近似为 $-\frac{1}{2}\frac{\Delta R}{R}$,差动电桥可显著改善线性度。
电阻几何模型用 R=ρl/A 说明电阻值由电阻率、有效长度和截面积共同决定,触点滑移或转动改变有效长度 l 即可把直线或角位移转换为电阻变化。
电阻加速度传感器利用质量块的惯性力使悬臂梁变形,导致梁根扩散电阻变化,经电桥输出电压,从而测量加速度,其固有频率受质量块质量和梁劲度限制。
电阻应变片利用金属应变效应将弹性元件上的应变转换为电阻相对变化 ΔR/R=Kε,再经测量电桥变为电压输出,从而测量力、压力、加速度等被测量。
电阻式传感器把非电被测量转换为电阻值变化,再经测量电路(电桥)把微小电阻变化转换为电压输出,其中应变式需解决温度补偿与放大问题。
电阻式力传感器用弹性元件把荷重或力先转换为应变,再由电阻应变片及测量电路转换为电压,供称重显示或控制计算机使用。
电阻式加速度传感器利用质量块惯性力使悬臂梁变形,梁上电阻应变片阻值变化,经电桥输出与加速度成正比的电压,适用于低频振动测量。
电阻式压力传感器利用膜片、筒体等弹性元件将压力转换为应变,再由粘贴或扩散的应变电阻通过电桥输出电信号,实现流动介质动态或静态压力的测量。
电阻式差压传感器利用硅膜片两侧压力差使扩散电阻阻值变化,经惠斯通电桥输出与压差成正比的电压,实现微压差测量。
电阻式液体重量传感器通过感压膜感受液柱压力、经传压杆送至微压(压阻)元件,再由电桥把压力转换为电压,从而由输出电压反映液体重量或液位高度。
直流电桥将桥臂电阻的微小变化转换为差分电压输出,其平衡条件为相邻桥臂电阻比值相等,输出电压在等臂且小应变条件下近似与各桥臂电阻相对变化的代数和成正比。
直线位移型电位器式传感器利用触点沿电阻体直线滑移改变有效电阻长度,将直线位移转换为与位移成比例的电阻或电压变化。
等强度梁通过变宽截面使端部加载时沿梁长各断面应力与表面应变相等,因此应变片纵向位置不影响输出,但仍需上下对应贴片以利用拉压关系。
等截面梁是一端固定、一端受力的悬臂梁,其应变随距固定端距离线性减小,因此贴片位置直接影响输出,需在固定端附近上下表面成对粘贴应变片以获取最大且可补偿的应变信号。
等效温度应变是把温度引起的电阻相对变化除以灵敏系数折算成的虚假应变,其大小由敏感栅电阻温度系数项与试件—敏感栅热膨胀失配项合成,两项可相互抵消以实现自补偿。
等臂电桥是四臂初始电阻相等的惠斯通电桥,用于将应变片电阻相对变化转换为电压输出,其输出电压与各臂电阻相对变化量的代数和成正比,且存在与应变大小相关的非线性误差。
筒式力传感器是一种空心圆柱弹性元件,通过在外壁应力均匀的中间部位对称粘贴应变片并合理组桥,在限制偏心与弯矩影响的条件下测量小载荷。
筒式电阻压力传感器利用内压使筒体外壁产生环向应变,通过粘贴应变片测量该应变来反映较大压力,其应变与压力关系按厚壁或薄壁公式表达。
箔式电阻应变片把薄金属箔制成敏感栅,栅形可精确设计且散热较好,用于把贴片处的应变转换为电阻变化。
组合式电阻压力传感器通过膜片、膜盒、波纹管或弹簧管等压力敏感元件将压力转换为位移或应变,再由粘贴其上的应变片转换为电阻变化,用于小压力测量,但固有频率低,不适于瞬态过程。
膜片式电阻压力传感器利用受压膜片的径向与切向应变分布,在中心与边缘按特定方向粘贴四片应变片并接成全桥,以提高输出灵敏度并实现温度补偿。
补偿应变片通过将不受力的参考片与工作片置于同一温度场,使电桥输出中温度引起的电阻变化相减抵消,从而只保留应变信号。
角位移型电位器式传感器利用触点旋转改变接入电阻体的有效长度,从而将角位移转换为电阻变化。
质量—弹簧系统的固有频率由劲度系数与质量共同决定,公式 f0=(1/2π)√(k/m) 说明质量块不能太小导致电阻式加速度传感器固有频率较低,而轻质量可调弹性电容结构可实现微型化高频测量。
轴向应变是电阻丝长度相对变化量,它通过泊松比与径向应变关联,并决定电阻变化中几何尺寸贡献的大小。
选择式自补偿应变片通过选取敏感栅材料使其电阻温度系数满足 $\alpha = -K_0(\beta_g - \beta_s)$,从而抵消温度引起的电阻变化,实现温度自补偿。
金属电阻应变片以几何应变效应(1+2μ)为主、压阻效应可忽略,其灵敏系数近似为 1+2μ,因而远低于以压阻效应为主的半导体应变片。
金属薄膜应变片是用真空蒸发或真空沉积在绝缘基片上形成厚度小于 0.1μm 的金属敏感栅,从而易于批量生产,但电阻随温度和时间的变化关系难以控制。
零值法是一种通过调节已知标准量使指零仪表指零、从而让被测量与标准量相等的高精度比较测量方法。
静压式液位测量法利用背压管将液面上方气压引至压阻式压力传感器作为参考,使传感器只感受液柱静压,再由基准高度加液柱高度换算液位。