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应变电阻传感器的工作原理
发布时间:2023-11-08   点击次数:

公司简介:

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应变电阻传感器是以电阻应变计为转换元件,将非电量如:力、压力、位移、加速度、扭矩等参数转换为电量的电阻式传感器。它是实现测试和自动控制的首要环节,常用的应变电阻传感器有应变式测力传感器、应变式压力传感器、应变式扭矩传感器等。
应变电阻传感器的工作原理是基于电阻应变效应原理。用金属电阻丝制作成电阻应变片,将其粘贴在弹性体上。测量时,当弹性体受力变形时,应变片的敏感栅也随同变形,其电阻值发生相应变化,通过转换电路转换为电压或电流的变化。
电阻应变效应:
一段金属电阻丝长度为L,横截面为S,电阻率记作ρ,材料的泊松系数是μ。当这根电阻丝未受外力作用时,它的电阻值为:
R = ρL/S(Ω)
其中:L-金属导线长度 S-金属导线横截面积 ρ-电导率(不同材料电阻率不同)
当金属导线两端受拉力F伸长变形。设其伸长ΔL,横截面积则缩小,它的截面圆半径减少Δr。金属电阻丝在变形后,电阻率也会有所改变,这种现象称为电阻应变效应。
将变形后电导率记作Δρ,对式(2-1)求全微分,即求出电阻丝伸长后,其电阻值改变了多少。我们有;
ΔR = ΔρL/S + ΔLρ/S CΔSρL/S2 (2-2) 用式(2-1)去除式(2-2)得到
ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L C ΔS/S (2-3) 另外,我们知道导线的横截面积 S =πr2,则 Δs = 2πr*Δr,所以;
ΔS/S = 2Δr/r (2-4)
从材料力学我们知道: Δr/r = -μΔL/L (2-5)
其中,负号表示伸长时,半径方向是缩小的。μ是表示材料横向效应泊松系数。把式(2-4)(2-5)代入(2-3)。
ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L + 2μΔL/L =(1 + 2μ(Δρ/ρ)/(ΔL/L))*ΔL/L = K *ΔL/L (2-6)
其中:K = 1 + 2μ +(Δρ/ρ)/(ΔL/L) (2-7)
在材料力学中ΔL/L称作为应变,记作ε,用它来表示弹性往往显得太大,常常把它的百万分之一作为单位,记作με。
这样,式(2-6)常写作:
ΔR/R = Kε
式(2-6))说明了电阻应变片的电阻变化率和电阻丝伸长率之间的关系。
结论:
1、当金属丝受外力作用时,其长度和截面积都会发生变化。
2、金属丝受外力作用而伸长时,长度增加,而截面积减少,电阻值会增大。
3、当金属丝受外力作用而压缩时,长度减小,而截面增加,电阻值会减小。
4、阻值变化通常较小。

工厂简介:

上海千实精密机电科技有限公司成立于2012年,专注于研发、设计及生产纺织测试仪器,为学术研究单位及检测机构提供纺织测试仪器和服务,上海千实是目前国内较有竞争力和研发实力的纺织检测仪器厂家之一,研发团队由一群经验丰富的工程师组成,我们本着全心全意为客户服务,努力推动纺织检测仪器技术革新而努力。

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