用力和应变片计算弹性模量_第4章力学量传感器.pptx

第4章力学量传感器.pptx

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第4章力学量传感器

传感器与自动检测技术

本章概述

1.常用力学量传感器：电阻式、压电式、电容式、电感式等力学量传感器。

2.新型力学量传感器：表面波式、磁致伸缩型、光纤式、集成式、智能型等力学量传感器。

3.主要应用：测量力(压力)、重量、加速度、扭矩、位移、液位等物理量。

3.主要内容：介绍电阻式、压电式、电容式、电感式等典型的力学量传感器原理、特性、测量电路和应用。

4.1 应变式压力传感器4.1.1 电阻应变效应

电阻应变效应：电阻丝发生机械形变时，其电阻值发生变化的现象。

在未受力时，原始电阻值为

当电阻丝受到拉力Ｆ作用时电阻丝的长度L将伸长，横截面积A相应减小，电阻率ρ也将因形变而改变(增加)，因此电阻丝的电阻值将发生变化。

ρ－电阻丝的电阻率；

L－电阻丝的长度；

A－电阻丝的截面积。

假设电阻丝是圆截面，即 (r为电阻丝的半径)，所以有

可得

式中表示电阻丝在轴向(纵向)方向上的相对变化量，即轴向应变ε:

而表示电阻丝在径向(横向)方向上的相对变化量，即径向应变，基于材料力学知识，径向应变与轴向应变的关系为

由此可得

μ－电阻丝材料的泊松比。

负号表示径向应变与轴向应变方向相反，即电阻丝受拉力时，沿轴向伸长，沿径向缩短。

应变灵敏度系数：单位应变引起的电阻相对变化量。

电阻丝的应变灵敏系数受两个因素影响：

(1)受力后材料几何尺寸的变化(1+2μ)，对于确定的材料，(1+2μ)=2～6；

(2)受力后材料的电阻率的变化

实验证明：在电阻丝拉伸比例极限内，电阻的相对变化与应变成正比，K为常数。在外力作用下，电阻应变片产生应变，导致其电阻值发生相应变化。应力与应变的关系为　应力σ

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