第2节应变式传感器课件.ppt

1、2 应变式传感器l金属丝式应变片金属丝式应变片l金属箔式应变片金属箔式应变片l测量电路测量电路l应变式传感器应用应变式传感器应用 应变式传感器的优缺点：优点：精度高，测量范围广 频率响应特性较好 结构简单，尺寸小，重量轻 可在高(低)温、高速、高压、强烈振动、强磁场及 核辐射和化学腐蚀等恶劣条件下工作 易于实现小型化、固态化 价格低廉，品种多样，便于选择缺点：非线性 输出信号弱 抗干扰能力差 材料：1.敏感栅 金属丝（0.0150.05）mm 电阻（60，120，200）栅长（100，200）mm 栅宽（1，0.5，0.2）mm选材要求：较大的Ks（常数）具有高而稳定的电阻率（决定圈数）电阻温

2、度系数要小 抗氧化，耐腐蚀 足够的抗拉强度 加工性能良好 易于焊接材料名称主要成分%灵敏系数Ks电阻率m*10-6电阻温度系数10-6/c线膨胀系数10-6/c最高工作温度c康铜Cu(55)Ni(45)2.00.45-0.522015250静态400动态镍铬合金 Ni(80)Cr(20)2.1-2.3 1.0-1.1110-13014450静态800动态卡玛合金6J-22Ni(74)Cr(20)Al(3)Cu(3）2.4-2.61.24-1.422013.3400静态800动态伊文合金6J-23Ni(75)Cr(20)Al(3)Cu(2）同上同上同上同上同上镍铬铁合金Ni(36)Cr(8)Mo

3、(0.5)Fe(55.5)3.21.01757.2230动态铁铬铝合金Cr(25)Al(5)Y(2.6)Fe(67.4)2.6-2.81.3-1.530-4011800静态1000动态铂 Pt4.60.130008.9同上铂合金Pt(80)Ir(20)4.00.3559013同上铂钨合金Pt(91.5)W(8.5)3.20.741929800静态2.基底和盖片 保护敏感栅。纸（不能太厚），一般为（0.02 0.04）mm。基底长：基底的全长，基底宽：基底宽度3.粘结剂 有机硅树脂有机硅树脂无机无机聚酰亚胺聚酰亚胺磷酸盐磷酸盐硅酸硅酸硼酸盐硼酸盐4.引线引线 直径（直径（0.1-0.15）mm

4、镀锡铜线，要求电阻率低、电阻温度系数镀锡铜线，要求电阻率低、电阻温度系数小，抗氧化，易于焊接。小，抗氧化，易于焊接。酚醛树脂酚醛树脂 聚丙烯酸酯聚丙烯酸酯 有机有机3.机械滞后应变片粘贴在被测试件上，当温度恒定时，其加载特性与卸载特性不重合，其差值即为机械滞后。机械应变机械应变指示应变指示应变r卸载卸载加载加载04.零点漂移和蠕变零点漂移：指对于粘贴好的应变片，当温度恒定时，即使被测试件未承受应力，指示应变随时间增加产生的变化。原因：敏感栅通电后的温度效应；应变片的内应力逐渐变化；粘结剂固化不充分等。蠕变：当应变片承受恒定的机械应变量时，指示应变随时间发生变化。原因：由于胶层之间发生“滑动”。

5、2.温度补偿 单丝自补偿应变片应变片的敏感栅用单一的合金丝制成。优点：结构简单、制造和使用方便双丝组合式自补偿应变片应变片由两种不同电阻温度系数（一正一负）的材料串连组成。优点：两段敏感栅的丝长可调，材料在一定范围内可获得的较 好温度补偿。焊点RaRb若有应变1114223SCttUARRR KRRRRAR RK为达到完全补偿，需满足下列三个条件：为达到完全补偿，需满足下列三个条件：R1和和R2须属于同一批号的；须属于同一批号的；粘贴补偿片和粘贴工作片的试件二者材料粘贴补偿片和粘贴工作片的试件二者材料 必须相同；必须相同；两应变片处于同一温度环境下。两应变片处于同一温度环境下。二、金属箔式应变

6、片二、金属箔式应变片箔式应变片的工作原理基本和电阻丝式应变片相同。它的电阻敏感元件不是金属丝栅，而是通过光刻、腐蚀等工序制成的薄金属箔栅，故称箔式电阻应变片，如图：与丝式应变片相比，有如下特点：优点：很薄，接触面积大 横向效应小，灵敏度大 表面积大，散热好，有较大的输出信号 尺寸准确，可制成任状 便于成批生产 缺点：生产工艺复杂 不适宜高温 价格贵结论：当Ri1(RR)，k/(1+k)1/2，其非线性较等臂电桥大；当k1(R R)，k/(1+k)1/2，其非线性可得到很好改善；当k=1时，等臂电桥。C02 柱式测力柱式测力/称重传感器称重传感器 北京瑞利威尔技术发展有限公司 特点：特点：结构兼

7、顾于柱式、结构兼顾于柱式、S式式的优点，结构紧凑，造型优美的优点，结构紧凑，造型优美，内外螺纹做承载连接，测量，内外螺纹做承载连接，测量精度高，抗偏能力强，可做全精度高，抗偏能力强，可做全密封结构密封结构微型压式传感器微型压式传感器YBSC 柱式传感器柱式传感器 RL-BK-1柱式测力柱式测力/称重传感器称重传感器BK-5型悬臂梁式测力型悬臂梁式测力/称重传感器称重传感器梁式力传感器梁式力传感器3、应变式压力传感器2223(1)(3)8rpu ru xh2223(1)(1 3)8tpu ru xh22223(1)(3)8rpurxh E22223(1)()8tpurxh E（b）（a）应变式压

8、力传感器应变片P测量气体或液体压力的薄板式传感器圆板内任一点的径向和切向应变值：圆板内任一点的径向和切向应变值：圆板上各点径向应力和切向应力：圆板上各点径向应力和切向应力：采用变厚度膜片技术和高精度大阻值应变片，具有输出信号大、精度高、抗振动、结构坚固、耐腐蚀等特点。适用于石油钻井、固井、压裂车等设备高压力测量。电阻压力式应变传感器电阻压力式应变传感器采用独特的机械密封结构技术，使传感器在高压高脉动介质下能正常工作，可以在压力脉动频率40次/分、压力波动幅度高达50Mpa的恶劣环境中，完成对气体或液体介质的压力测量。超高压电阻应变式压力传感器超高压电阻应变式压力传感器产品照片产品照片技技 术术

9、 参参 数数 额定压力额定压力MPa1,1.5,2,3,4,5,6,8,10,12,15,20,25,30,35输出灵敏度输出灵敏度MV/V1+0.1非线性非线性%F.S0.10.2滞后滞后%F.S0.10.2重复性重复性%F.S0.10.2零点输出温度影响零点输出温度影响%F.S/10C0.10.2额定输出温度影响额定输出温度影响%F.S/10C0.10.2零点输出零点输出MV=+1输出阻抗输出阻抗(ohms)350+3绝缘阻抗绝缘阻抗M1X10(50VDC)容许激励电压容许激励电压V618(DC/AC)温度补偿范围温度补偿范围C-10+50允许温度范围允许温度范围C-20+55安全过负载安全过负载%F.S120要求掌握：应变效应 应变片结构 横向效应 温度误差的补偿方法 金属箔式应变片的特点 了解：了解：金属应变片传感器的特点金属应变片传感器的特点 主要特性主要特性 测量电路测量电路 应变片的应用应变片的应用