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1、第第2章章电阻式传感器电阻式传感器2.1电位器式电阻传感器电位器式电阻传感器2.2电位器式电阻传感器的应用电位器式电阻传感器的应用2.3电阻应变式传感器电阻应变式传感器2.4电阻应变片的测量电路电阻应变片的测量电路2.5电阻式传感器应用举例电阻式传感器应用举例本章学习重点本章学习重点:电阻应变式传感器的工作原理电阻应变式传感器的工作原理及应用及应用传感技术与信号处理传感技术与信号处理第第2章章学习本课程所需的预备知识。学习本课程所需的预备知识。 材料力学、电路基础、电子测量技术、电子线路。教教学学提提要要（重重难难点点）、课课程程内内容容、教教学学要要求求、实实验指导。验指导。弹性元件以及应变
2、式传感器的应用是本章重点。从弹性元件的相关概念入手，逐一介绍弹性元件的一些概念以及特性，掌握常用的弹性元件。应变传感器的工作原理基于应变效应，应变式传感器的测量电路采用直流电桥，根据使用应变片数量的不同，有三种接法。实际应用中常采用差动或全桥形式，不但可以提高灵敏度，还可以实现温度补偿。电阻式传感器的基本转换原理是将各种被测非电阻式传感器的基本转换原理是将各种被测非电量的变化转换成传感元件电阻值的变化，然电量的变化转换成传感元件电阻值的变化，然后通过转换电路将电阻值的变化转换成电压或后通过转换电路将电阻值的变化转换成电压或电流的输出。电流的输出。(电阻是电量中最常用的物理量电阻是电量中最常用的
3、物理量之一，因此电阻式传感器的应用非常广泛。之一，因此电阻式传感器的应用非常广泛。)利用电阻式传感器可以对应变、力、位移、速利用电阻式传感器可以对应变、力、位移、速度和加速度等参数进行测量。度和加速度等参数进行测量。(一般说来，电一般说来，电阻式传感器结构简单，性能稳定，且灵敏度较阻式传感器结构简单，性能稳定，且灵敏度较高，有的还适合于动态测量高，有的还适合于动态测量)。2.1电位器式电阻传感器电位器式电阻传感器电位器是人们常用到的一种电子元件，它作为传感器可以将机械电位器是人们常用到的一种电子元件，它作为传感器可以将机械位移或其他能转换为位移的非电量转换为具有一定函数关系的电位移或其他能转换
4、为位移的非电量转换为具有一定函数关系的电阻值的变化，从而引起输出电压的变化。所以它是一个机电传感阻值的变化，从而引起输出电压的变化。所以它是一个机电传感元件。元件。1.变阻器式传感器的分类变阻器式传感器的分类电位器的种类繁多，本节就工业传感器用的电位器予以介绍。电位器的种类繁多，本节就工业传感器用的电位器予以介绍。变阻器按材料分单圈电位器直线滑动式电位器多圈电位器混合式电位器导电塑料电位器金属陶瓷电位器线绕电位器按结构分2.线绕电位器式传感器线绕电位器式传感器线绕电位器的电阻体由电阻丝缠绕在绝缘物线绕电位器的电阻体由电阻丝缠绕在绝缘物上构成，电阻丝的种类很多，电阻丝的材料是上构成，电阻丝的种类
5、很多，电阻丝的材料是根据电位器的结构、容纳电阻丝的空间、电阻根据电位器的结构、容纳电阻丝的空间、电阻值和温度系数来选择的。电阻丝越细，在给定值和温度系数来选择的。电阻丝越细，在给定空间内越获得较大的电阻值和分辨率。但电阻空间内越获得较大的电阻值和分辨率。但电阻丝太细，在使用过程中容易断开，影响传感器丝太细，在使用过程中容易断开，影响传感器的寿命。的寿命。通常电位器由电阻元件及电刷等组成。电刷相对于电阻元件通常电位器由电阻元件及电刷等组成。电刷相对于电阻元件的运动可以是直线运动，也可以是转动，因而可以用于直线的运动可以是直线运动，也可以是转动，因而可以用于直线位移或角位移的测量。此外，还可以测量
6、压力、速度等物理位移或角位移的测量。此外，还可以测量压力、速度等物理量。电位器式传感器结构简单，价格低，性能稳定，对环境量。电位器式传感器结构简单，价格低，性能稳定，对环境条件要求高，输出信号大，但它的精度不高，由于摩擦和阻条件要求高，输出信号大，但它的精度不高，由于摩擦和阻值的跳变，分辨率有限值的跳变，分辨率有限,动态响应较差动态响应较差.1).原理与结构原理与结构1 2 3 132直线型直线型旋转型旋转型2).等效电路分析等效电路分析(一一)直滑直滑(线线)电位器式传感器的测量转换电路电位器式传感器的测量转换电路,其输出电压其输出电压Uo与滑动触点与滑动触点C的位移量的位移量X成成正比正比
7、:旋转电位器式传感器的测量转换电路旋转电位器式传感器的测量转换电路,其其输出电压输出电压Uo与滑动臂的旋转角度成正比与滑动臂的旋转角度成正比:3).等效电路分析等效电路分析(二二):Rp-总电阻总电阻;xp变阻总长变阻总长;RL负载电阻负载电阻;x电刷移动量电刷移动量.132xxp0 x 100%100%Output0负载效应负载效应 Ein EoutRxRLRp-Rx4).变阻器式传感器的性能参数变阻器式传感器的性能参数:(1)线性线性(或曲线的一致性或曲线的一致性)：0.53(2)分辨率分辨率有限有限(3)整个电阻值的偏差整个电阻值的偏差较大较大(4)移动或旋转角度范围移动或旋转角度范围大
8、大(5)电阻温度系数电阻温度系数较低较低(6)寿命寿命104次次3.非线绕电位器式传感器非线绕电位器式传感器为了克服线绕电位器存在的缺点，人们在电阻的材为了克服线绕电位器存在的缺点，人们在电阻的材料及制造工艺上下了很多工夫，发展了各种非线绕电位料及制造工艺上下了很多工夫，发展了各种非线绕电位器。器。1).合成膜电位器合成膜电位器合成膜电位器的电阻体是用具有某一电阻值的悬浮合成膜电位器的电阻体是用具有某一电阻值的悬浮液喷涂在绝缘骨架上形成电阻膜而成的，这种电位器的液喷涂在绝缘骨架上形成电阻膜而成的，这种电位器的优点是分辨率较高、阻范围很宽（优点是分辨率较高、阻范围很宽（1004.7M），），耐耐
9、磨性较好、工艺简单、成本低、输入磨性较好、工艺简单、成本低、输入输出信号的线性输出信号的线性度较好等，其主要缺点是接触电阻大、功率不够大、容度较好等，其主要缺点是接触电阻大、功率不够大、容易吸潮、噪声较大等。易吸潮、噪声较大等。2).金属膜电位器金属膜电位器金属膜电位器由合金、金属或金属氧化物金属膜电位器由合金、金属或金属氧化物等材料通过真空溅射或电镀方法，沉积在瓷基等材料通过真空溅射或电镀方法，沉积在瓷基体上一层薄膜制成。体上一层薄膜制成。金属膜电位器具有无限的分辨率，接触电阻金属膜电位器具有无限的分辨率，接触电阻很小，耐热性好，它的满负荷温度可达很小，耐热性好，它的满负荷温度可达70。与线
10、绕电位器相比，它的分布电容和分布电感与线绕电位器相比，它的分布电容和分布电感很小，所以特别适合在高频条件下使用。它的很小，所以特别适合在高频条件下使用。它的噪声信号仅高于线绕电位器。金属膜电位器的噪声信号仅高于线绕电位器。金属膜电位器的缺点是耐磨性较差，阻值范围窄，一般在缺点是耐磨性较差，阻值范围窄，一般在10100k之间。由于这些缺点限制了它的使用。之间。由于这些缺点限制了它的使用。3).导电塑料电位器导电塑料电位器导电塑料电位器又称为有机实心电位器，导电塑料电位器又称为有机实心电位器，这种电位器的电阻体是由塑料粉及导电材料的这种电位器的电阻体是由塑料粉及导电材料的粉料经塑压而成。导电塑料电
11、位器的耐磨性好，粉料经塑压而成。导电塑料电位器的耐磨性好，使用寿命长，允许电刷接触压力很大，因此它使用寿命长，允许电刷接触压力很大，因此它在振动、冲击等恶劣的环境下仍能可靠地工作。在振动、冲击等恶劣的环境下仍能可靠地工作。此外，它的分辨率较高，线性度较好，阻值范此外，它的分辨率较高，线性度较好，阻值范围大，能承受较大的功率。导电塑料电位器的围大，能承受较大的功率。导电塑料电位器的缺点是阻值易受温度和湿度的影响，故精度不缺点是阻值易受温度和湿度的影响，故精度不易做得很高。易做得很高。4).光电电位器式传感器光电电位器式传感器光电电位器是一种非接触式电位器，它用光束代替电刷。平光电电位器是一种非接
12、触式电位器，它用光束代替电刷。平时无光照时，电阻体和导电电极之间由于光电导层电阻很大而时无光照时，电阻体和导电电极之间由于光电导层电阻很大而呈现绝缘状态。当光束照射在电阻体和导电电极的间隙上时，呈现绝缘状态。当光束照射在电阻体和导电电极的间隙上时，由于光电导层被照射部位的亮电阻很小，使电阻体被照射部位由于光电导层被照射部位的亮电阻很小，使电阻体被照射部位和导电电极导通，于是光电电位器的输出端就和导电电极导通，于是光电电位器的输出端就有电压输出，输出电压的大小与有电压输出，输出电压的大小与光束位移照射到的位置有关，从光束位移照射到的位置有关，从而实现了将光束位移转换为电压而实现了将光束位移转换为
13、电压信号输出。信号输出。2.2电位器式电阻传感器的应用电位器式电阻传感器的应用1.张力测量张力测量在纺织、印染、塑料薄膜、纸张等生产过程中，在纺织、印染、塑料薄膜、纸张等生产过程中，均需要测量它们在卷取过程中的张力并加以控制。布料张力测均需要测量它们在卷取过程中的张力并加以控制。布料张力测量及控制原理示意图。量及控制原理示意图。传感技术与信号处理传感技术与信号处理第第2章章重量设定原材料2.2.案例：案例： 重量的自动检测重量的自动检测-配料设备配料设备原理原理用弹簧将力转换为位移用弹簧将力转换为位移; ;再再用变阻器将位移转换为电用变阻器将位移转换为电阻的变化阻的变化3.3.案例：煤气包储量
14、检测案例：煤气包储量检测原理直接将代表煤气包储量的高度变化转换为钢丝的电阻变化煤气包钢丝特点：特点：（1）测量量程大；）测量量程大；（2）防爆；）防爆；（3）可靠；）可靠；（4）成本低。）成本低。4.4.案例：玩具机器人案例：玩具机器人原理直接将关节驱动电机的转动角度变化转换为电阻器阻值变化2.3电阻应变式传感器电阻应变式传感器力学传感器是将各种力学量转换为电信号的器件，力学量可力学传感器是将各种力学量转换为电信号的器件，力学量可分为几何学量、运动学量及力学量三部分，其中几何学量指分为几何学量、运动学量及力学量三部分，其中几何学量指的是位移、形变、尺寸等，运动学量是指几何学量的时间函的是位移、
15、形变、尺寸等，运动学量是指几何学量的时间函数，如速度、加速度等。力学量包括质量、力、力矩、压力、数，如速度、加速度等。力学量包括质量、力、力矩、压力、应力等。应力等。力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等。器等。根据被测力学的不同，这里我们首先要介绍的是应用最为广根据被测力学的不同，这里我们首先要介绍的是应用最为广泛
16、的应变式压力传感器，在以后的章节中，我们将逐步介绍泛的应变式压力传感器，在以后的章节中，我们将逐步介绍其它类型的力学传感器。其它类型的力学传感器。传感技术与信号处理传感技术与信号处理第第2章章如图如图1所示，是电阻应变片的结构示意图，它由基体材料、所示，是电阻应变片的结构示意图，它由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。根金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。根据不同的用途，电阻应变片的阻值可以由设计者设计，但电据不同的用途，电阻应变片的阻值可以由设计者设计，但电阻的取值范围应注意：阻值太小，所需的驱动电流太大，同阻的取值范围应注意：阻值太小，所需的驱动电流太
17、大，同时应变片的发热致使本身的温度过高，不同的环境中使用，时应变片的发热致使本身的温度过高，不同的环境中使用，使应变片的阻值变化太大，输出零点漂移明显，调零电路过使应变片的阻值变化太大，输出零点漂移明显，调零电路过于复杂。而电阻太大，阻抗太高，抗外界的电磁干扰能力较于复杂。而电阻太大，阻抗太高，抗外界的电磁干扰能力较差。一般均为几十欧至几十千欧左右。差。一般均为几十欧至几十千欧左右。1.应变效应应变效应导体或半导体材料在外界力的作用下，会产生机械导体或半导体材料在外界力的作用下，会产生机械变形，其电阻值也将随着发生变化，这种现象称为变形，其电阻值也将随着发生变化，这种现象称为应变效应。下面我们
18、以金属丝应变片为例分析这种应变效应。下面我们以金属丝应变片为例分析这种效应。效应。金属电阻应变片的工作原理是基于金属导体的应变金属电阻应变片的工作原理是基于金属导体的应变效应，即金属导体在外力作用下发生机械变形时，效应，即金属导体在外力作用下发生机械变形时，其电阻值随着它所受机械变形其电阻值随着它所受机械变形(伸长或缩短伸长或缩短)的变化的变化而发生变化的现象而发生变化的现象我们以金属丝应变电阻为例，当金属丝受外力作我们以金属丝应变电阻为例，当金属丝受外力作用时，其长度和截面积都会发生变化，从上式中用时，其长度和截面积都会发生变化，从上式中可很容易看出，其电阻值即会发生改变，假如金可很容易看出
19、，其电阻值即会发生改变，假如金属丝受外力作用而伸长时，其长度增加，而截面属丝受外力作用而伸长时，其长度增加，而截面积减少，电阻值便会增大。当金属丝受外力作用积减少，电阻值便会增大。当金属丝受外力作用而压缩时，长度减小而截面增加，电阻值则会减而压缩时，长度减小而截面增加，电阻值则会减小。只要测出加在电阻的变化（通常是测量电阻小。只要测出加在电阻的变化（通常是测量电阻两端的电压），即可获得应变金属丝的应变情况。两端的电压），即可获得应变金属丝的应变情况。电阻应变式传感器原理演示电阻应变式传感器原理演示实心等截面轴又称柱式弹性敏感元件，在力的作用下，它的位移实心等截面轴又称柱式弹性敏感元件，在力的作
20、用下，它的位移量很小，所以往往用它的应变作为输出量。量很小，所以往往用它的应变作为输出量。(在它的表面粘贴应在它的表面粘贴应变片，可以将应变进一步变换为电量变片，可以将应变进一步变换为电量)。设轴的横截面积为。设轴的横截面积为A，轴轴材料的弹性模量为材料的弹性模量为E，材料的泊松比为材料的泊松比为，当等截面轴承受轴向拉当等截面轴承受轴向拉力或压力力或压力F时，时，轴向应变轴向应变(有时也称为纵向应变有时也称为纵向应变)X为为与轴向垂直方向上的与轴向垂直方向上的径向应变径向应变(有时也称横向应变有时也称横向应变)Y，由由材材料力学料力学可知为可知为设有一长度为设有一长度为、截面积为截面积为A、半
21、径为半径为r、电阻率为电阻率为的金属单的金属单丝，它的电阻值丝，它的电阻值R可表示为可表示为:当沿金属当沿金属丝的的长度方向作用均匀拉力（或度方向作用均匀拉力（或压力）力）时，上式中，上式中 、r、l都将都将发生生变化，从而化，从而导致致电阻阻值R发生生变化。例如金属化。例如金属丝受拉受拉时，l将将变长、r变小，小，均均导致致R变大；又如，某些半大；又如，某些半导体受拉体受拉时， 将将变大，大，导致致R变大。大。结论结论:金属电阻丝的电阻相对变化与轴向应变成正比关系金属电阻丝的电阻相对变化与轴向应变成正比关系.应变片用于测量力应变片用于测量力F的的计算公式计算公式 由由材材料料力力学学可可知知
22、， x=F /（AE），所所以以 R /R又可表示又可表示为 如果如果应变片的灵敏度片的灵敏度K K 和和试件的横截面件的横截面积A A以及以及弹性模量性模量均均为已知，已知，则只要只要设法法测出出 R R / /R R的数的数值，即可，即可获知知试件受力件受力的大小，的大小，例如可用于例如可用于电子秤的称重。子秤的称重。 金属应变片实体金属应变片实体金属应变片有金属应变片有:丝式和丝式和箔式箔式优点优点:稳定性和温度稳定性和温度特性好特性好.缺点缺点:灵敏度系数小灵敏度系数小.2半导体应变片半导体应变片金属电阻应变片有一大弱点，就是灵敏系数金属电阻应变片有一大弱点，就是灵敏系数K较低较低(约
23、约2.03.6)，在，在20世纪世纪50年代出现了半导体应变片，其灵敏系数比金年代出现了半导体应变片，其灵敏系数比金属电阻应变片的灵敏系数约高属电阻应变片的灵敏系数约高50倍。对一块半导体的某一轴向倍。对一块半导体的某一轴向施加作用力时，它的电阻率会发生一定的变化，这种现象即为施加作用力时，它的电阻率会发生一定的变化，这种现象即为半导体的压阻效应半导体的压阻效应。不同类型的半导体，施加不同载荷方向，。不同类型的半导体，施加不同载荷方向，压阻效应不一样。压阻效应大小用压阻系数表示，半导体应变压阻效应不一样。压阻效应大小用压阻系数表示，半导体应变片电阻率的变化可用下式表示片电阻率的变化可用下式表示
24、:式中，式中，x,y为纵向、横向压阻系数，此系数与半导体材料种为纵向、横向压阻系数，此系数与半导体材料种类及应力方向与各晶轴方向之间的夹角有关；类及应力方向与各晶轴方向之间的夹角有关；Fx，Fy为纵向、为纵向、横向承受的应力。横向承受的应力。优点：优点：应变灵敏度大应变灵敏度大;体积小体积小;能制成具有一定应变电阻的元件能制成具有一定应变电阻的元件.缺点：缺点：温度稳定性和可重复性不如金属应变片温度稳定性和可重复性不如金属应变片。3.应变片的工艺及材料应变片的工艺及材料应变片可分为金属应变片及半导体应变片两大类。前者可分成金属丝式、箔应变片可分为金属应变片及半导体应变片两大类。前者可分成金属丝
25、式、箔式、薄膜式三种。式、薄膜式三种。金属丝式应变片使用最早，有纸基、胶基之分。金属丝式应变片使用最早，有纸基、胶基之分。金属箔式应变片中的箔栅是金属箔通过光刻、腐蚀等工艺制成的。箔的材料金属箔式应变片中的箔栅是金属箔通过光刻、腐蚀等工艺制成的。箔的材料多为电阻率多为电阻率高、热稳定性好高、热稳定性好(在整个使用温度范围内的温漂小于万分之几）的铜镍合在整个使用温度范围内的温漂小于万分之几）的铜镍合金金(康铜康铜)。目前广泛用于各种应变式传感器的制造中。目前广泛用于各种应变式传感器的制造中。金属薄膜式应变片主金属薄膜式应变片主要是采用真空蒸镀技要是采用真空蒸镀技术，在薄的绝缘基片术，在薄的绝缘基
26、片上蒸镀上金属材料薄上蒸镀上金属材料薄膜，最后加保护层膜，最后加保护层形成，它是近年来薄形成，它是近年来薄膜技术发展的产物。膜技术发展的产物。半导体应变片是用半半导体应变片是用半导体材料作敏感栅而导体材料作敏感栅而制成的。当它受力时，制成的。当它受力时，电阻率随应力的变化电阻率随应力的变化而变化。而变化。4.应变片粘贴应变片粘贴应变片是通过粘合剂粘贴到试件上的，粘合剂的种类很多，选应变片是通过粘合剂粘贴到试件上的，粘合剂的种类很多，选用时要根据基片材料、工作温度、潮湿程度、稳定性、是否加温用时要根据基片材料、工作温度、潮湿程度、稳定性、是否加温加压、粘贴时间等多种因素合理选择粘合剂。加压、粘贴
27、时间等多种因素合理选择粘合剂。应变片的粘贴质量直接影响应变测量的精度。应变片的粘贴工应变片的粘贴质量直接影响应变测量的精度。应变片的粘贴工艺包括：试件贴片处的表面处理，贴片位置的确定，应变片的粘艺包括：试件贴片处的表面处理，贴片位置的确定，应变片的粘贴、固化，引出线的焊接及保护处理等。贴、固化，引出线的焊接及保护处理等。5.常用应变片的型号与参数常用应变片的型号与参数2.4电阻应变片的测量电路电阻应变片的测量电路电阻应变计把机械应变信号转换成电阻应变计把机械应变信号转换成R/R后，由后，由于应变量及其应变电阻变化一般都很微小，既难以于应变量及其应变电阻变化一般都很微小，既难以直接精确测量，又不
28、便直接处理。因此，必须采用直接精确测量，又不便直接处理。因此，必须采用转换电路或仪器，把应变计的转换电路或仪器，把应变计的R/R变化转换成电压变化转换成电压或电流变化。通常采用电桥电路实现这种转换。根或电流变化。通常采用电桥电路实现这种转换。根据电源的不同，电桥分直流电桥和交流电桥。据电源的不同，电桥分直流电桥和交流电桥。传感技术与信号处理传感技术与信号处理第第2章章1.直流电桥平衡条件直流电桥平衡条件电桥电路如图所示，图中电桥电路如图所示，图中E为电源电压，为电源电压，R1、R2、R3及及R4为桥臂为桥臂电阻，电阻，RL为负载电阻。为负载电阻。当当RL时，电桥输出电压为时，电桥输出电压为上两
29、式这说明要使电桥平衡，其上两式这说明要使电桥平衡，其相邻两臂电阻的比值应相等相邻两臂电阻的比值应相等或或相对两臂电阻的乘积相等。相对两臂电阻的乘积相等。当电桥平衡时，当电桥平衡时，Uo=0，则有则有 R1R4=R2R3或或 2.2.直流电桥电压灵敏度直流电桥电压灵敏度直流电桥电压灵敏度直流电桥电压灵敏度 R1为为电电阻阻应应变变片片，R2#, R3#, R4为为电电桥桥固固定定电电阻阻，这这就就构构成成了了单单臂臂电电桥桥。应应变变片片工工作作时时, 其其电电阻阻值值变变化化很很小小, 电电桥桥相相应应输输出出电电压压也也很很小小, 一一般般需需要要加加入入放放大大器器放放大大。由由于于放放大
30、大器器的的输输入入阻阻抗抗比比桥桥路路输输出出阻阻抗抗高高很很多多, 所所以以此此时时仍仍视视电电桥桥为为开开路路情情况况。 当当产产生生应应变变时时, 若若应应变变片片电电阻阻变变化化为为R, 其其它它桥桥臂臂固固定定不不变变, 电桥输出电压电桥输出电压Uo0, 则电则电桥不平衡输出电压为桥不平衡输出电压为 设设桥桥臂臂比比n=R2/R1，由由于于R1R1，分分母母中中R1/R1可可忽忽略略， 并考并考虑到平衡条件虑到平衡条件R2/R1=R4/R3， 则上式可写为则上式可写为 电桥电压灵敏度定义为电桥电压灵敏度定义为 从从灵敏度定义灵敏度定义分析发现：分析发现： 电电桥桥电电压压灵灵敏敏度度
31、正正比比于于电电桥桥供供电电电电压压， 供供电电电电压压越越高高， 电电桥桥电电压压灵灵敏敏度度越越高高，但但供供电电电电压压的的提提高高受受到到应应变变片片允允许许功功耗耗的限制，所以要作适当选择；的限制，所以要作适当选择； 电电桥桥电电压压灵灵敏敏度度是是桥桥臂臂电电阻阻比比值值n的的函函数数，恰恰当当地地选选择择桥臂比桥臂比n的值，保证电桥具有较高的电压灵敏度。的值，保证电桥具有较高的电压灵敏度。 当当E值确定后，值确定后，n取何值时才能使取何值时才能使KU最高。最高。 由由dKU/dn = 0求求KU的最大值，得的最大值，得 求求得得n=1时时，KU为为最最大大值值。这这就就是是说说，
32、在在供供桥桥电电压压确确定定后后，当当R1=R2=R3=R4时，电桥电压灵敏度最高，此时有时，电桥电压灵敏度最高，此时有 从从上上述述可可知知，当当电电源源电电压压E和和电电阻阻相相对对变变化化量量R1/R1一一定定时时， 电电桥桥的的输输出出电电压压及及其其灵灵敏敏度度也也是是定定值值，且且与与各各桥桥臂臂电电阻阻阻阻值值大大小无关。小无关。 3.3.非线性误差及其补偿的方法非线性误差及其补偿的方法非线性误差及其补偿的方法非线性误差及其补偿的方法2.4-2式是略去分母中的式是略去分母中的R1/R1项，电桥输出电压与电阻相对变项，电桥输出电压与电阻相对变化成正比的理想情况下得到的化成正比的理想
33、情况下得到的。实际情况中分母中的。实际情况中分母中的。实际情况中分母中的。实际情况中分母中的R1/R1R1/R1不不不不可忽略，此时输出电压可忽略，此时输出电压可忽略，此时输出电压可忽略，此时输出电压u u。与与与与R1/R1R1/R1的关系是非线性的。实际的的关系是非线性的。实际的的关系是非线性的。实际的的关系是非线性的。实际的非线性特性曲线与理想的线性曲线的偏差称为非线性特性曲线与理想的线性曲线的偏差称为非线性特性曲线与理想的线性曲线的偏差称为非线性特性曲线与理想的线性曲线的偏差称为绝对非线性误差绝对非线性误差绝对非线性误差绝对非线性误差。下面计算非线性误差。下面计算非线性误差。下面计算非
34、线性误差。下面计算非线性误差。 由误差公式计算出非线性误差为由误差公式计算出非线性误差为由误差公式计算出非线性误差为由误差公式计算出非线性误差为 对对于于一一般般应应变变片片来来说说，所所受受应应变变通通常常在在5000以以下下，若若取取KU=2，则则R1/R1=KU=0.01，代代入入式式（2.4-3）计计算算得得非非线线性性误误差差为为0.5%；若若KU=130，=1000时时，R1/R1=0.130，则则得得到到非非线线性性误误差差为为6%，故当非线性误差不能满足测量要求时，必须予以消除。，故当非线性误差不能满足测量要求时，必须予以消除。 为为了了减减小小和和克克服服非非线线性性误误差差
35、，常常采采用用差差动动电电桥桥如如图图所所示示， 在在试试件件上上安安装装两两个个工工作作应应变变片片，一一个个受受拉拉应应变变，一一个个受受压压应应变变， 接接入入电电桥桥相相邻邻桥桥臂臂，称称为为半半桥桥差差动动电电路路， 如如图图 所所示示。 该该电电桥桥输输出电压为出电压为 若R1=R2，R1=R2，R3=R4，则得 由由式式上上式式可可知知，Uo与与R1/R1成成线线性性关关系系，差差动动电电桥桥无无非非线线性性误误差差，而而且且电电桥桥电电压压灵灵敏敏度度KU=E/2，是是单单臂臂工工作作时时的的两两倍倍，同同时时还还具具有有温度补温度补偿作用。偿作用。(为何具有温度补偿作用？为何
36、具有温度补偿作用？) 若若将将电电桥桥四四臂臂接接入入四四片片应应变变片片，如如图图所所示示，即即两两个个受受拉拉应应变变，两两个个受受压压应应变变，将将两两个个应应变变符符号号相相同同的的接接入入相相对对桥桥臂臂上上，构构成成全全桥桥差差动动电电路路。若若R1=R2=R3=R4，且且R1=R2=R3=R4，则则 此此时时全全桥桥差差动动电电路路不不仅仅没没有有非非线线性性误误差差，而而且且电电压压灵灵敏敏度度为单片工作时的为单片工作时的4倍，同倍，同时仍具有温度补偿作用。时仍具有温度补偿作用。 4.4.交流电桥的平衡条件交流电桥的平衡条件交流电桥的平衡条件交流电桥的平衡条件 根根据据直直流流
37、电电桥桥分分析析可可知知，由由于于应应变变电电桥桥输输出出电电压压很很小小，一一般般都都要要加加放放大大器器，而而直直流流放放大大器器易易于于产产生生零零漂漂，因因此此应应变变电电桥桥多采用交流电桥。多采用交流电桥。 上上图图为为半半桥桥差差动动交交流流电电桥桥的的一一般般形形式式，U为为交交流流电电压压源源， 由由于于供供桥桥电电源源为为交交流流电电源源，引引线线分分布布电电容容使使得得二二桥桥臂臂应应变变片片呈呈现现复复阻阻抗抗特特性性，即即相相当当于于两两只只应应变变片片各各并并联联了了一一个个电电容容，则则每每一一桥桥臂上复阻抗分别为臂上复阻抗分别为 式中式中, C1、C2表示应变片引
38、线分布电容。表示应变片引线分布电容。 由交流电路分析可得 要满足电桥平衡条件，即要满足电桥平衡条件，即Uo=0，则有则有 Z1Z4=Z2Z3 2.4-5式取取Z1=Z2=Z3=Z4，将式（将式（2.4-4）代入式（）代入式（2.4-5），可得），可得 整理式（2.4-6）其实部、虚部分别相等，并整理可得交流电桥的平衡条件为其实部、虚部分别相等，并整理可得交流电桥的平衡条件为 及 当被测应力变化引起当被测应力变化引起Z1=Z0+Z, Z2=Z0-Z变化时变化时，则电桥输出为，则电桥输出为 5.交流电桥的调平方法交流电桥的调平方法电桥的调平就是确保试件在未受载、无应变的初始条电桥的调平就是确保试件
39、在未受载、无应变的初始条件下，应变电桥满足平衡条件件下，应变电桥满足平衡条件(初始输出为零初始输出为零)。在实。在实际的应变测量中，由于各桥臂应变计的性能参数不可际的应变测量中，由于各桥臂应变计的性能参数不可能完全对称，加之应变计引出导线的分布电容如图能完全对称，加之应变计引出导线的分布电容如图（其容抗与供桥电源频率有关），严重影响着交流电（其容抗与供桥电源频率有关），严重影响着交流电桥的初始平衡和输出特性。因此必须进行预调平衡。桥的初始平衡和输出特性。因此必须进行预调平衡。由图可见：由图可见：R1R3=R2R4和和R3C2=R4C1对全等臂电桥，上式即为对全等臂电桥，上式即为R1=R2=R3
40、=R4和和C1=C2上式表明：交流电桥平衡时，上式表明：交流电桥平衡时，必须同时满足电阻和电容平必须同时满足电阻和电容平衡两个条件。下面分别简介。衡两个条件。下面分别简介。(1)电阻调平法电阻调平法a)串联电阻法串联电阻法如图所示，图中如图所示，图中R5由下式确定由下式确定式中式中R1和和R3分别为桥臂分别为桥臂R1与与R2和和R3与与R4的偏差。的偏差。(2)并联电阻法并联电阻法如图所示。多圈电位器如图所示。多圈电位器R5对应于电阻应变仪面板上的对应于电阻应变仪面板上的“电阻平电阻平衡衡”旋扭。调节旋扭。调节R5即可改变桥臂即可改变桥臂AD和和CD的阻值比，使电桥满的阻值比，使电桥满足平衡条
41、件。其可调平衡范围取决于足平衡条件。其可调平衡范围取决于R6的值：的值：R6愈小，可调范愈小，可调范围愈大，但测量误差也愈大。因此，要在保证精度的前提下选围愈大，但测量误差也愈大。因此，要在保证精度的前提下选得小些。得小些。R5可采用可采用R6相同的阻值。相同的阻值。R6可按下式确定：可按下式确定：(3)电容调平法电容调平法a)差动电容法差动电容法如图所示。如图所示。C3和和C4为同轴差动电容；调节为同轴差动电容；调节时，两电容变化大小相等，极性相反，以此调整电容平衡。时，两电容变化大小相等，极性相反，以此调整电容平衡。b)阻容调平法阻容调平法如图。它靠接入如图。它靠接入T形形RC阻容电路起到
42、电容预调平的作用。阻容电路起到电容预调平的作用。必须注意：在同时具有电阻、电容调平装置进行阻抗调平的必须注意：在同时具有电阻、电容调平装置进行阻抗调平的过程中，两者应不断交替调整才能取得理想的平衡结果。过程中，两者应不断交替调整才能取得理想的平衡结果。2.5电阻式传感器应用举例电阻式传感器应用举例应变效应的应用十分广泛。它除了可以测量应变外，还可测量应应变效应的应用十分广泛。它除了可以测量应变外，还可测量应力、弯矩、转矩、加速度、位移等物理量。电阻应变片的应用可力、弯矩、转矩、加速度、位移等物理量。电阻应变片的应用可分为两大类：分为两大类：第一类是将应变片粘贴于某些弹性体上，并将其接到测量转换
43、电第一类是将应变片粘贴于某些弹性体上，并将其接到测量转换电路，这样就构成测量各种物理量的专用应变式传感器；路，这样就构成测量各种物理量的专用应变式传感器；第二类是将应变片贴于被测试件上，然后将其接到应变仪上就可第二类是将应变片贴于被测试件上，然后将其接到应变仪上就可直接从应变仪上读取应变量。下面按应变式传感器和应变仪两大直接从应变仪上读取应变量。下面按应变式传感器和应变仪两大类分别介绍它的一些应用。类分别介绍它的一些应用。应变式传感器由敏感元件、传感元件、测量转换电路组成。在应应变式传感器由敏感元件、传感元件、测量转换电路组成。在应变式传感器中，敏感元件一般为各种弹性体，传感元件就是应变变式传
44、感器中，敏感元件一般为各种弹性体，传感元件就是应变片，测量转换电路一般为桥路。片，测量转换电路一般为桥路。传感技术与信号处理传感技术与信号处理第第2章章根据不同的要求，应变电桥有不同的工作方式。下面我们讨论几种较为典型根据不同的要求，应变电桥有不同的工作方式。下面我们讨论几种较为典型的工作方式：的工作方式：1.测量转换电路测量转换电路1).全桥工作方式全桥工作方式:2)双臂半桥工作方式双臂半桥工作方式即即R1,R2为应变片，为应变片，R3、R4为固定电阻，则输出电压为为固定电阻，则输出电压为3)单臂半桥工作方式单臂半桥工作方式即即R1为应变片，其余各臂为固定电阻，则输出电压为为应变片，其余各臂
45、为固定电阻，则输出电压为上面讨论的三种工作方式中的上面讨论的三种工作方式中的1,2、3、4可以是试件的纵可以是试件的纵向应变，也可以是试件的横向应变，取决于应变片的粘贴方向。向应变，也可以是试件的横向应变，取决于应变片的粘贴方向。若是拉应变，若是拉应变，应以正值代入应以正值代入；若是压应变，若是压应变，应以负值代入。应以负值代入。上述三种工作方式中，全桥四臂工作方式的灵敏度最高。上述三种工作方式中，全桥四臂工作方式的灵敏度最高。2.应用举例应用举例1).单臂半桥测量单臂半桥测量如图所示试件表面某一点的应变时，可采用两片型号、初始电阻值和如图所示试件表面某一点的应变时，可采用两片型号、初始电阻值
46、和灵敏度都相同的应变片灵敏度都相同的应变片Rl和和R2。Rl贴在试件的测试点上，贴在试件的测试点上，R2(称为温称为温度补偿片度补偿片)贴在补偿块上。所谓补偿块，就是材料、温度与试件相同，贴在补偿块上。所谓补偿块，就是材料、温度与试件相同，但不受力的试块。当但不受力的试块。当R1和和R2处于相同的处于相同的温度场中，根据双臂半桥形式温度场中，根据双臂半桥形式,其输出电压为其输出电压为式中式中Rl试件受力后应变片试件受力后应变片R1产生的电阻增量；产生的电阻增量；Rlt、R2t由温度变化引起的由温度变化引起的R1、R2的电阻增量。的电阻增量。由于由于Rl=R2，且，且R1、R2所处的温度场相等，
47、所以所处的温度场相等，所以R1t=R2t，相互抵消，故相互抵消，故上式可演化为上式可演化为算式中不包含与温度有关的项，所以算式中不包含与温度有关的项，所以Uo不受温度的影响，只与被测试件的不受温度的影响，只与被测试件的应变有关。应变有关。2).全桥电路测量全桥电路测量在测量如图所示的简支梁在测量如图所示的简支梁(某些桥梁某些桥梁)的上下表面的应变值时，可的上下表面的应变值时，可将四片相同型号的应变片中的将四片相同型号的应变片中的RI、R3贴在试件的上表面，贴在试件的上表面，R2、R4贴在对称于中性层的下表面，因此贴在对称于中性层的下表面，因此R1、R3与与R2、R4感受到的应感受到的应变绝对值
48、相等、符号相反。另外变绝对值相等、符号相反。另外,试件受力且同时有温度变化时，试件受力且同时有温度变化时，因为因为-R2=-R4=R1=R3，且且R1t=R2t=R3t=R4t，试件受力试件受力后应变片后应变片RlR4产生的电阻增量由于正产生的电阻增量由于正负号相间，合并为负号相间，合并为4倍的倍的R，而而Rit则相互抵消。所以有则相互抵消。所以有计算结果与温度引起的电阻变化量计算结果与温度引起的电阻变化量Rt无关，因此全桥电路不仅无关，因此全桥电路不仅能实现温度自补偿，提高稳定性，而且使电桥的输出比单片测量能实现温度自补偿，提高稳定性，而且使电桥的输出比单片测量(单臂半桥单臂半桥)时增加了许
49、多时增加了许多(在本例中，在本例中，U。是单臂时的是单臂时的4倍倍)，双臂，双臂半桥也同样能达到温度自补偿的功能。半桥也同样能达到温度自补偿的功能。3).3).应变式力传感器应变式力传感器性能特点性能特点:铝制传感器系列产品为双孔悬臂梁式结构，铝制传感器系列产品为双孔悬臂梁式结构，在制作过程中进行了温度补偿和四角调整等工艺处理。在制作过程中进行了温度补偿和四角调整等工艺处理。其高度低、体积小，适于制作电子计价秤、电子案秤，其高度低、体积小，适于制作电子计价秤、电子案秤，电子台秤及其它小量秤电子秤。电子台秤及其它小量秤电子秤。原理原理:将物品重量通过悬臂梁转化结构变形再通过应将物品重量通过悬臂梁
50、转化结构变形再通过应变片转化为电量输出。变片转化为电量输出。在应变式称重传感器中，在应变式称重传感器中，4个个应变片分别贴在弹性梁的应变片分别贴在弹性梁的4个敏感部位，传感器受力个敏感部位，传感器受力作用后的变形情况如图所示。作用后的变形情况如图所示。各种悬臂梁各种悬臂梁(CYB-604悬臂梁称重传感器悬臂梁称重传感器)FF固定点固定点固定点固定点电缆悬臂梁应变式电子秤的原理演示悬臂梁应变式电子秤的原理演示在力在力(重物重物)的作用下，的作用下，R1，R3被拉伸，阻值增大，被拉伸，阻值增大，R1，R3为正值；为正值；R2，R4被压缩，阻值减小，被压缩，阻值减小，R2，R4为负值；再加为负值；再
51、加之应变片阻值变化的绝对值相同；即之应变片阻值变化的绝对值相同；即R1=R3=+R或或1=3=+R2=R4=-R或或2=4=-因此因此(=F/AE)目前常用称重传感器有三种规格：目前常用称重传感器有三种规格：5kg，8kg，20kg。主要技术指标：主要技术指标：灵敏度：灵敏度：1.80.09mV/V；电源电压：电源电压：15V；安全载荷：安全载荷：130。4)应变式荷重传感器应变式荷重传感器等截面圆柱应变式荷重传感器的原理演示等截面圆柱应变式荷重传感器的原理演示测力和称重传感器有一部分是采用应变式荷重传感器。图示为测力和称重传感器有一部分是采用应变式荷重传感器。图示为荷重传感器的结构示意图。荷
52、重传感器的结构示意图。应变片粘贴在钢制圆柱（称为等截面轴，可以是实心圆柱，也应变片粘贴在钢制圆柱（称为等截面轴，可以是实心圆柱，也可以是空心薄壁圆筒）的表面。在重力的作用下，等截面轴产生应可以是空心薄壁圆筒）的表面。在重力的作用下，等截面轴产生应变（变短、变粗，见图所示）。竖贴的变（变短、变粗，见图所示）。竖贴的R1、R3感受到的应变与等感受到的应变与等截面轴的轴向应变相同，为压应变，也变短。而横贴的截面轴的轴向应变相同，为压应变，也变短。而横贴的R2、R4沿沿圆周方向粘贴，根据材料力学和日常生活的经验可知，当等截面轴圆周方向粘贴，根据材料力学和日常生活的经验可知，当等截面轴受压时，沿受压时，
53、沿R2、R4的方向反而是受拉的，也变长，即等截面轴的的方向反而是受拉的，也变长，即等截面轴的轴向应变与其径向应变符号相反。轴向应变与其径向应变符号相反。 R1、R2、R3、R4以正负相间的以正负相间的数值代入桥路公式中，可获得较大的输出电压。数值代入桥路公式中，可获得较大的输出电压。4)应变式荷重传感器应变式荷重传感器荷重传感器原理演示荷重传感器原理演示应变式荷重传感器的外形及应变片的粘贴位置应变式荷重传感器的外形及应变片的粘贴位置FR1R2 R4应变式荷重传感器外形及受力位置（续）应变式荷重传感器外形及受力位置（续）FFFFCYB-601拉式称重传感器拉式称重传感器CYB-603轮辐式称重轮
54、辐式称重传感器传感器汽车衡汽车衡汽车衡（以下参考汽车衡（以下参考北京远亚兴业商贸有限公司资料）4)应变式荷重传感器的测量应变式荷重传感器的测量测力和称重传感器绝大部分是应变式荷重传感器。图所示为荷测力和称重传感器绝大部分是应变式荷重传感器。图所示为荷重传感器的结构示意图。重传感器的结构示意图。设钢制圆柱设钢制圆柱(可以是实心圆柱，也可以是空心薄壁圆柱可以是实心圆柱，也可以是空心薄壁圆柱)的有效的有效截面积为截面积为A、泊松比为泊松比为,弹性模量为弹性模量为E，四片特性相同的应变片四片特性相同的应变片贴在圆柱外表面并接成全桥形式。如外加荷重为贴在圆柱外表面并接成全桥形式。如外加荷重为F，则传感器
55、输则传感器输出为出为图中，应变片图中，应变片1、3感受的是圆感受的是圆柱的轴向应变，即柱的轴向应变，即1=3=X；应变片应变片2、4感受的是圆柱的径感受的是圆柱的径向应变，即向应变，即2=4=-X X，由于由于将这些关系代入上式可得将这些关系代入上式可得从上式可知，输出电压从上式可知，输出电压U。正比于荷重正比于荷重F。实际运用中，生产厂实际运用中，生产厂家一般均给出荷重传感器的灵敏度家一般均给出荷重传感器的灵敏度KF，设荷重传感器的满量程设荷重传感器的满量程为为Fm，桥路电压为桥路电压为Ui，满量程时的输出电压为满量程时的输出电压为Uom，则，则KF被定被定义为义为由于由于U。往往是往往是m
56、V数量级，而数量级，而Ui往往是往往是V级级(10V左右左右)，所以荷，所以荷重传感器的灵敏度以重传感器的灵敏度以mVV为单位。为单位。在额定荷重范围内，输出电压在额定荷重范围内，输出电压U。与被测荷重与被测荷重F成正比，所以有成正比，所以有当当KF为常数时，桥路所加的激励源电压为常数时，桥路所加的激励源电压Ui越高，满量程输出电越高，满量程输出电压压Uom也也越高，将上两式代入可得到在被测荷重为越高，将上两式代入可得到在被测荷重为F时的输出电时的输出电压压U。为为例例1：当上图中的荷重传感器的桥路电压为：当上图中的荷重传感器的桥路电压为12V时，时，Uom=24mV，从图所示的荷重传感从图所
57、示的荷重传感器铭牌上得到器铭牌上得到F m=100 103N，KF= 2mV/V，当测得桥路输出为当测得桥路输出为12mV时，求时，求F等于多少等于多少?例2采用4片相同的金属丝应变片（K=2)，将其贴在实心圆柱形测力弹性元件上。如图所示，力F=1000kg，圆柱断面半径r=1cm，弹性膜量E=2*107N/cm2,泊松比=0.3。求画出应变片在圆柱上粘贴位置及相应测量桥路原理图；各应变片的应变=？电阻相对变化量R/R；若供电桥压U=6V，求桥路输出电压U0=?;此种测量方式能否补偿环境温度对测量的影响？解：采用4个相同的应变片，粘贴位置如图。其中R1、R3沿轴向粘贴，产生正应变，R2、R4沿
58、圆周方向粘贴产生负应变。测量电桥如图。1=3=F/AE=1000*9.8/(3.14*12*2*107)=1562=4=-F/AE=-0.3*1000*9.8/(3.14*12*2*107)=-47R1/R1=R3/R3=k1=3.12*10-4R2/R2=R4/R4=-k2=-0.94*10-4U0=(R1/R1+R3/R3-R2/R2-R4/R4)U/4=1.22mv可以补偿环境温度的影响。4个相同的应变片在同一个环境中，感受温度变化产生电阻相对变化量相同，在全桥电路中不影响输出值。R1t/R1=R3t/R3=R2t/R2=R4t/R4=Rt/RUt=(R1t/R1+R3t/R3-R2t/
59、R2-R4t/R4)U/4=05).汽车衡称重系统汽车衡称重系统6)应变式加速度传感器应变式加速度传感器图所示为应变式加速度传感器原理图。传感器由质量块、弹性悬图所示为应变式加速度传感器原理图。传感器由质量块、弹性悬臂梁、应变片和基座组成。臂梁、应变片和基座组成。电子秤电子秤磅秤磅秤超市打印秤超市打印秤远距离远距离显示显示7).其它应用其它应用电子天平电子天平电子天平的精度电子天平的精度可达十万分之一可达十万分之一人体秤人体秤吊钩秤吊钩秤便携式便携式传感技术与信号处理传感技术与信号处理第第2章章应变式数显扭矩扳手应变式数显扭矩扳手 可用于汽车、摩托车、飞机、内燃机、机械可用于汽车、摩托车、飞机
60、、内燃机、机械制造和家用电器等领域，准确控制紧固螺纹的制造和家用电器等领域，准确控制紧固螺纹的装配扭矩。量程装配扭矩。量程2500N.m，耗电量耗电量10mA，有公制有公制/英制单位转换、峰值保持、自动断电英制单位转换、峰值保持、自动断电等功能。等功能。材料应变的测量材料应变的测量斜拉桥上的斜拉绳应变测试斜拉桥上的斜拉绳应变测试小小结结电阻应变式传感器的工作原理为电阻应变效应，金属电阻应变片主要是由于导体的长度和半径发生改变而引起电阻变化，半导体电阻应变片是由于其电阻率发生变化而引起电阻变化（即压阻效应）。应变式电阻传感器采用桥式测量转换电路，一般采用单臂半桥单臂半桥工作方式、双臂半桥工作方式
61、工作方式、双臂半桥工作方式和和全桥形式，其输出电压分别为：双臂半桥工作方式双臂半桥工作方式和和全桥形式具有温度自补偿功能。计算力的公式(全桥形式)：应变式电阻传感器广泛应用在力、加速度等有关物理量的测量中；扩散硅压力传感器应用在测量气体和液位的压力中。作业作业1.金属电阻应变片测量外力的原理是什么？其灵敏系数金属电阻应变片测量外力的原理是什么？其灵敏系数及其物理意义是什么？受哪两个因素影响？及其物理意义是什么？受哪两个因素影响？2.应变测量中，希望灵敏度高、线性好、有温度自补偿应变测量中，希望灵敏度高、线性好、有温度自补偿功能，应选择功能，应选择测量转换电路。测量转换电路。A.单臂半桥单臂半桥
62、B.双臂半桥双臂半桥c.四臂全桥四臂全桥3.交、直流电桥的平衡条件是什么？试设计一交流电桥交、直流电桥的平衡条件是什么？试设计一交流电桥电路消除空载时不平衡电桥输出电压？电路消除空载时不平衡电桥输出电压？4.推导等臂应变电桥的四臂全桥形式的电压输出公式，即Uo=?传感技术与信号处理传感技术与信号处理第第2章章5.在用图的等截面轴做成的拉力传感器上，对称地贴上在用图的等截面轴做成的拉力传感器上，对称地贴上R1R4四个标称阻值为四个标称阻值为120的应变片，的应变片，R1，R3沿轴向沿轴向粘贴粘贴(如图如图x)，R2，R4沿径向粘贴沿径向粘贴(y)。轴的弹性模量轴的弹性模量E=2.0X1011Nm
63、2，泊松比泊松比=0.3，轴的截面积轴的截面积A=0.00196m2，应变片应变灵敏系数应变片应变灵敏系数K=2。用全桥测量，用全桥测量，电桥的电桥的U=6V，测测Uo=78mV。计算计算F=?，并并说明温度补偿作用？6.当上图中的荷重传感器的桥路电压为当上图中的荷重传感器的桥路电压为12V时，时，Uom=36mV，从图所示的荷重传感器铭牌上得到从图所示的荷重传感器铭牌上得到Fm=200 103N，KF= 2mV/V，当测得桥路输出为当测得桥路输出为24mV时，求时，求F等于多少等于多少?7.已知应变片灵敏度系数K=2。设计一悬臂梁式测力传感器，设距离梁端部b处应变计算公式=6pb/ewt2,设力p=10kgf,b=100mm,t=5mm,w=20mm,E=200000N/mm2,求：在悬臂梁式测力弹性元件上画出应变片的粘贴位置，画出测量电桥。求出各个应变片电阻相对变化量；当供桥电压为6V时，求桥路输出电压U0(设负载为无穷大）说明温度补偿作用
