力傳感噐(傳感器教學(xué))PPT課件

傳感器應(yīng)用技術(shù)，傳播萬物感知和創(chuàng)造未來的知識，-，2，傳播萬物感知和創(chuàng)造未來的知識，學(xué)習(xí)內(nèi)容，-，3，傳播萬物感知和創(chuàng)造未來的知識，力傳感器，-，4，各種力傳感器，剪切力傳感器，油井載荷傳感器，BLR-14拉力載荷傳感器，拉力和壓力載荷傳感器，-，5，3.1彈性敏感元件，力傳感器彈性敏感元件， 彈性敏感元件的特性改變敏感元件的力改變敏感元件的壓力，6，1，彈性敏感元件的特性1，剛度：它是彈性元件在外力作用下的變形的量度，即彈性元件產(chǎn)生單位位移所需的力或壓力。 2.靈敏度：是剛度的倒數(shù)，即作用在彈性元件上的單位力或壓力引起的變形。力傳感器彈性遲滯的彈性傳感元件：當理想彈性元件在彈性變形范圍內(nèi)反復(fù)循環(huán)加載或卸載時，加載和卸載過程中的位移曲線應(yīng)重合，因為沒有彈性誤差。然而，實際彈性元件的位移曲線在加載和卸載的正向和反向沖程中并不重合，而是形成彈性滯后回路。力傳感器彈性傳感元件，彈性后效：彈性元件材料的變形不僅是載荷的函數(shù)，也是時間的函數(shù)。彈性滯后不依賴于時間，而彈性滯后效應(yīng)是指彈性元件在恒定載荷條件下，在一段時間內(nèi)繼續(xù)產(chǎn)生類似蠕動的位移。變形滯后于載荷和時間的現(xiàn)象稱為彈性后效。彈性后效應(yīng)導(dǎo)致傳感器具有負測量誤差、零漂移等。所以我們應(yīng)該盡力減少它們。彈性元件的滯后和后效在運行中同時發(fā)生，統(tǒng)稱為彈性滯后誤差，在設(shè)計傳感器時應(yīng)將其降至最低。力傳感器彈性傳感元件，9，5，自然振蕩頻率彈性元件的自然頻率(即其無阻尼自由振動頻率)在很大程度上決定了傳感器的動態(tài)特性。對于許多傳感器，應(yīng)該增加傳感器的固有頻率，以減少動態(tài)誤差。傳感器的工作頻率應(yīng)避免彈性敏感元件的自然振蕩頻率。力傳感器彈性敏感元件，-10，2，力轉(zhuǎn)換敏感元件：F，1，懸臂梁2，實心軸3，扭轉(zhuǎn)軸，力傳感器彈性敏感元件，-11，1，懸臂梁：等強度懸臂梁變形懸臂梁，力傳感器彈性敏感元件，-12，等強度懸臂梁變形懸臂梁，力傳感器彈性傳感元件-13，2，實心軸，縱向應(yīng)變和橫向應(yīng)變，3，扭轉(zhuǎn)軸，e:1 壓力變化傳感元件FP，1，隔膜2，波紋管，力傳感器彈性傳感元件-16，壓力變化彈性傳感元件(a)彈簧管； (b)波紋管；(c)等截面薄板；(d)波紋管；(e)薄壁圓筒；(f)薄壁半球，力傳感器彈性傳感元件，-，17，波紋管膜片的波紋形狀，力傳感器彈性傳感元件，-，18，薄壁圓柱彈性傳感元件的結(jié)構(gòu)，力傳感器彈性傳感元件，-，19，應(yīng)變：用于表征變形量的量是無量綱數(shù)，通常非常小。正負：拉伸應(yīng)變?yōu)檎瑝嚎s應(yīng)變?yōu)樨摚簯?yīng)變()，微應(yīng)變( ) 1 =110-6。注：對于金屬材料，受力后產(chǎn)生的軸向應(yīng)變最好不超過110-3，即1000米/米，否則可能超過材料的極限強度而導(dǎo)致斷裂。力傳感器彈性傳感元件-20，常州信息技術(shù)學(xué)院，眾所周知，一切創(chuàng)造未來的感覺。力傳感器21、金屬應(yīng)變傳感器的主要特性電阻應(yīng)變傳感器的工作原理應(yīng)變儀的類型和結(jié)構(gòu)電阻應(yīng)變傳感器的測量電路電阻應(yīng)變傳感器的應(yīng)用力傳感器應(yīng)變儀22、金屬應(yīng)變傳感器的主要特性金屬應(yīng)變傳感器的核心元件是金屬應(yīng)變儀，它能把應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成電流主要優(yōu)點：精度高，測量范圍寬頻響特性好結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕在高(低)溫、高速、高壓、強振動、強磁場、核輻射和化學(xué)腐蝕等惡劣條件下正常工作易于小型化、固化價格低廉、品種多樣、易于選擇，力傳感器應(yīng)變式，23、主要缺點：非線性；弱輸出信號；抗干擾能力差，信號線需要屏蔽。只能測量應(yīng)變網(wǎng)格中的一個點或平均應(yīng)變，不能顯示應(yīng)力場中應(yīng)力梯度的變化。它不能用于過高溫度下的測量。力傳感器應(yīng)變式，24，2。電阻應(yīng)變式傳感器導(dǎo)體或半導(dǎo)體材料的工作原理在外力作用下會產(chǎn)生機械變形，其電阻值也會隨之變化。這種現(xiàn)象被稱為應(yīng)變效應(yīng)。電阻應(yīng)變傳感器主要由電阻應(yīng)變儀和測量轉(zhuǎn)換電路組成。當拉線時，l變長，r變小，導(dǎo)致r變大。力傳感器應(yīng)變類型26設(shè)置有長度為L、橫截面積為A、半徑為R和電阻率的金屬單絲。金屬單絲的電阻值R可以表示為當沿金屬絲的長度方向施加均勻的張力(或壓力)時，上述類型的電阻值R、R和L將改變，從而導(dǎo)致電阻值R改變。k-電阻應(yīng)變儀的靈敏度，應(yīng)變式力傳感器，-，27，對于不同的金屬材料，k稍有不同，一般約為2。對于半導(dǎo)體材料，其靈敏度是金屬材料的幾十倍，因為當它們感到應(yīng)變時，電阻率變化很大。在材料力學(xué)中，x=l/l稱為電阻絲的軸向應(yīng)變，也稱為縱向應(yīng)變，它是一個維數(shù)為1的數(shù)。x通常很小，通常用10-6表示。例如，當x為0.000001時，在工程中通常表示為110-6或m/m。在應(yīng)變測量中，它也常被稱為微應(yīng)變( )。力傳感器應(yīng)變類型，-，28，r= (l/ r)，r r=( ) (l l)/ (r- r)，金屬：l，r變化幾何尺寸變化是主要的半導(dǎo)體，變化壓阻效應(yīng)是主要的，力傳感器應(yīng)變類型，-，29，是金屬電阻絲的應(yīng)變靈敏度系數(shù)，它代表單位應(yīng)變引起的相對電阻變化。尺寸是由兩個因素引起的：幾何尺寸的變化引起的變化；(2)材料電阻率隨應(yīng)變的變化(壓阻效應(yīng))。實驗表明，在鋼絲拉伸比的范圍內(nèi)，阻力的相對變化應(yīng)與軸向成正比。通常在1.8 3.6的范圍內(nèi)。力傳感器應(yīng)變式、30應(yīng)變式、3應(yīng)變式和結(jié)構(gòu)應(yīng)變式，應(yīng)變式可分為金屬應(yīng)變式和半導(dǎo)體應(yīng)變式。前者可分為導(dǎo)線型、箔型和薄膜型。目前，箔式應(yīng)變儀被廣泛使用。最早使用的線應(yīng)變儀分為紙基和膠基。由于金屬絲應(yīng)變片的蠕變較大，金屬絲容易脫膠，有逐漸被箔式應(yīng)變片取代的趨勢。但是它的價格便宜，而且主要用于大規(guī)模和一次性的應(yīng)變和壓力測試。力傳感器應(yīng)變儀31，箔應(yīng)變儀中的箔柵由金屬箔通過光刻、蝕刻等工藝制成。大多數(shù)箔材料是銅鎳合金，具有高電阻率和良好的熱穩(wěn)定性。箔式應(yīng)變片與基板的接觸面積更大，散熱條件更好，長期測量時的蠕變更小，一致性更好，適合大批量生產(chǎn)。金屬箔應(yīng)變片還可以經(jīng)過適當?shù)臒崽幚?，使粘貼后的試件的線膨脹系數(shù)、電阻溫度系數(shù)和線膨脹系數(shù)相互抵消，從而將溫度影響降到最低程度，目前廣泛應(yīng)用于各種應(yīng)變傳感器中。，力傳感器應(yīng)變類型，-32，箔片應(yīng)變儀形狀，力傳感器應(yīng)變類型，-33，半導(dǎo)體應(yīng)變儀形狀，線應(yīng)變儀內(nèi)部結(jié)構(gòu)，力傳感器應(yīng)變類型，-34，1-襯底2-敏感柵格(電阻絲)3-覆蓋層4-引出線，力傳感器應(yīng)變類型，-35，在上表中，哪些型號是半導(dǎo)體應(yīng)變儀？基礎(chǔ)是什么？力傳感器應(yīng)變類型-36，應(yīng)變儀粘滯：1。去污：使用手持砂輪工具去除油漬、油漆、銹斑等。在部件表面，用細紗布交叉打磨細紋以增加附著力，并用酒精或丙酮浸泡的紗布或脫脂棉球擦洗。力傳感器應(yīng)變式貼片：分別在應(yīng)變儀表面和處理過的粘合劑表面涂上一層均勻的粘合劑，用鑷子放置應(yīng)變儀，調(diào)整位置，然后蓋上塑料薄膜，用手指搓滾，去除下面的氣泡。測量：預(yù)先用萬用表從分開的端子上測量應(yīng)變儀的電阻，并在端子上找到損壞的應(yīng)變儀。焊接：用烙鐵焊接引線和端子，注意不要弄斷端子。力傳感器應(yīng)變類型-40，5 .固定：焊接后，用膠帶將引線和被測物體固定在一起，以防損壞引線和應(yīng)變儀。力傳感器應(yīng)變式41 4電阻應(yīng)變式傳感器的測量電路金屬應(yīng)變片的電阻變化范圍很小，用歐姆表直接測量電阻值的變化很困難，誤差很大。例如，如果某個傳感器的彈性元件在額定載荷下產(chǎn)生的應(yīng)變?yōu)?00010-6，應(yīng)變片的電阻值為120，應(yīng)變靈敏度系數(shù)為2，則電阻的相對變化量為？力傳感器應(yīng)變類型-42，1。電橋電路按電源分類：DC電橋和交流電橋按輸出分類：電流輸出，電壓輸出電流輸出：當電橋的輸出信號大，輸出端接一個阻值小的負載時，電橋以電流形式輸出。電壓輸出：當電橋的輸出端連接到放大器時，由于放大器的高輸入阻抗，電橋的負載電阻被假設(shè)為無窮大，然后電橋以電壓的形式輸出。力傳感器應(yīng)變類型，-，43，按電阻分類：等臂，電源對稱，輸出對稱等臂電橋：R1=R2=R3=R4=R電源對稱電橋：R1=R4=RR2=R3=R輸出對稱電橋：R1=R2=RR3=R4=R按應(yīng)變計分類：單臂，雙臂，四臂，力傳感器應(yīng)變類型，-，44，力傳感器應(yīng)變類型，2。橋式電路分析-45。調(diào)整參考點，最后R1/R2=R4/R3 (R1和R2是R1和R2的等效電阻，與參考點并聯(lián))。電橋趨于平衡，Uo預(yù)設(shè)為零。這個過程被稱為零點調(diào)整。圖中R5為限流電阻，用于縮小調(diào)節(jié)范圍。電橋平衡條件：R1/R2=R4/R3，力傳感器應(yīng)變式，-，46，單臂電橋，四臂全橋工作模式靈敏度最高，雙臂半橋次之，單臂半橋靈敏度最低。力傳感器應(yīng)變類型，47，雙臂電橋，R1和R2是應(yīng)變儀，r 3和R4是固定電阻。應(yīng)變片R1和R2測得的應(yīng)變1 2和產(chǎn)生的電阻增量具有交替的符號和符號，可以乘以輸出電壓Uo。力傳感器應(yīng)變類型，-48，四臂全橋，全橋的所有四個橋臂都是應(yīng)變儀。如果在試件受力后，由應(yīng)變儀R1R4產(chǎn)生的電阻增量(或感應(yīng)應(yīng)變1 4)與符號交替變化，則輸出電壓Uo可以倍增。在上述三種工作模式中，全橋四臂工作模式靈敏度最高，其次是雙臂半橋和單臂半橋靈敏度最低。溫度自補償也可以采用全橋(或雙臂半橋)實現(xiàn)。力傳感器應(yīng)變式，-，49，當環(huán)境溫度升高時，橋臂上的應(yīng)變計的溫度同時升高，由溫度引起的電阻值漂移是相同的，這可以相互抵消，所以整個橋的溫度漂移很?。话霕蛞材芸朔囟绕?。全橋溫度補償原理，力s的應(yīng)變類型電阻應(yīng)變片的應(yīng)用可分為兩類：1 .應(yīng)變片粘貼在一些彈性體上，并連接到測量轉(zhuǎn)換電路，從而形成用于測量各種物理量的特殊應(yīng)變傳感器。在應(yīng)變傳感器中，傳感元件通常是各種彈性體，傳感元件是應(yīng)變儀，測量轉(zhuǎn)換電路通常是橋式電路。2.應(yīng)變儀連接到被測件上，然后連接到應(yīng)變儀上，從應(yīng)變儀上直接讀取被測件的應(yīng)變。力傳感器應(yīng)變類型，51，應(yīng)變類型力傳感器，力傳感器應(yīng)變類型，52，各種懸臂梁，力傳感器應(yīng)變類型，53，f，f，固定點，固定點，電纜，力傳感器應(yīng)變類型，54，懸臂梁上應(yīng)變儀的粘附和變形，力傳感器應(yīng)變類型，55，工業(yè)電子秤的變形，力傳感器應(yīng)變類型，56，應(yīng)變類型負載傳感器的形狀和粘附位置力傳感器應(yīng)變類型，-，57，F(xiàn)，F(xiàn)，應(yīng)變類型負載傳感器的形狀和應(yīng)力位置，力傳感器應(yīng)變類型，-，58，F(xiàn)，F(xiàn)，力傳感器應(yīng)變類型，-，59，負載傳感器上的應(yīng)變儀在重力作用下變形。 軸向變短，徑向變長。測力傳感器原理演示、測力傳感器應(yīng)變類型、-60、汽車衡、測力傳感器應(yīng)變類型、-61、汽車衡、測力傳感器應(yīng)變類型、-62、汽車衡稱重系統(tǒng)、-63、用于部件稱重的測力傳感器、測力傳感器(總共3個，120度分布以達到均衡目的)、底座、墊塊、-、64、電子秤、稱重秤、超市打印秤、遠程顯示、測力傳感器應(yīng)變類型、65、電子天平、電子天平準確度力傳感器應(yīng)變式，67，鉤秤，便攜式，力傳感器應(yīng)變式，68，應(yīng)變式數(shù)字顯示扭矩扳手，可用于汽車、摩托車、飛機、內(nèi)燃機、機械制造和家用電器等領(lǐng)域。以精確控制緊固螺紋的裝配扭矩。范圍2 500nm，功耗10mA，公制/英制單位轉(zhuǎn)換，峰值保持，自動斷電等。力傳感器應(yīng)變式，69，常州信息技術(shù)學(xué)院，眾所周知，一切感覺就像創(chuàng)造未來，力傳感器，-，70，壓阻固態(tài)壓力傳感器四個半導(dǎo)體應(yīng)變電阻制造的擴散過程是在同一個硅片上，具有良好的工藝一致性，同等的靈敏度，漂移消除，非常小的滯后和蠕變，快速的動態(tài)響應(yīng)。力傳感器是壓阻式的，隔離和承壓隔膜可以將腐蝕性氣體和液體與硅隔膜隔離。壓阻式固態(tài)壓力傳感器隔離承壓膜片、壓力傳感器壓阻、-72、壓阻式固態(tài)壓力傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)、信號處理電路、壓力傳感器壓阻、-73、小型壓阻式固態(tài)壓力傳感器、高壓進氣口、低壓進氣口、絕對壓力傳感器、-74、用于呼吸、透析和注射泵設(shè)備的壓力傳感器、p1進氣口、P2進氣管、固態(tài)壓力傳感器、壓力傳感器壓阻、-75、表壓傳感器、p1進氣管、力壓阻式固體壓力傳感器用于插入式液位計：p1進氣孔由柔性不銹鋼隔離膜隔離，并通過硅油傳導(dǎo)壓力與液體連通。-，77，輸入液位傳感器安裝方便，適用于深度為幾米至幾十米并混有大量污垢和雜質(zhì)的水或其他液體的液位測量。力傳感器壓阻，78，輸入液位計形狀，壓阻式固體壓力傳感器，光柱顯示器，橡膠背壓管，79，材料應(yīng)變測量，斜拉橋拉索應(yīng)變測試，80，常州信息技術(shù)學(xué)院，告知萬物感知未來，力傳感器，81，壓電傳感器的主要特性壓電傳感器的工作原理壓電傳感器的類型和壓電傳感器結(jié)構(gòu)的測量電路壓電傳感器的應(yīng)用力傳感器壓電，-，82第一，壓電傳