电阻应变式称重传感器制造基础.ppt

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1、电阻应变式称重传感器制造基础POLCJinRongran目录1．0电阻应变式称重传感器的工作原理2．0电阻应变式称重传感器的构成2.1电阻应变片2.2弹性体（弹性元件，敏感梁）2.2.1立柱式弹性体2.2.2梁式弹性体2.2.3剪应力梁类弹性体2.3检测电路2.4电阻应变式称传感器的构成3．0电阻应变式称重传感器的主要技术指标4．0电阻应变式称重传感器的补偿原理5．0电阻应变式称重传感器制造过程概要11．0电阻应变式称重传感器的工作原理根据GB/T7551-1997和OIMLR60的定义，说称重传感器是考虑到使用地点重力加速度和空气浮力的影响后，通过把

2、被测量（物体的质量）转换成为另一种被测量（输出）来测量质量的力传感器。从这儿我们可以知道的是：称重传感器实质上是一个力传感器，这个输入的力就是物体的重力。由重力定律，我们知道，这儿为重力加速度，m即为物体的质量。也就是说，称重传感器把物体的质量m，转换成相应的输出信号了。凡是具有这种能力的力传感器，我们通称之为称重传感器。这儿，没有涉及到传感器的转换原理。如果，这种转换是基于电阻应变片的话，那么我们称此称重传感器为电阻应变式称重传感器。1．0电阻应变式称重传感器的工作原理21．0电阻应变式称重传感器的工作原理我们把电阻应变式称重传感器的工作原理叙述如下

3、：弹性体（或称弹性元件，敏感梁）在外力（这儿即为物体重力）作用下，产生弹性变形，使得粘贴在它表面的电阻应变片（敏感元件，转换元件），也随同产生变形；电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化（可能增大，也可能减小），再经适当的检测电路把这一电阻变化转换为相应的电信号（电压或电流）输出，从而完成了将外力变换成为电信号的过程。32．0电阻应变片称重传感器的构成2．0电阻应变片称重传感器的构成根据前节的电阻应变式称重传感器的工作原理，我们可以知道，电阻应变片、弹性体和检测电路是电阻应变式称重传感器（若非特别说明，以下均简称传感器，或缩写为SGLC）中不可缺少的三个

4、主要构成部分。下面就此三方面给出简要论述。2．1电阻应变片：把一根电阻丝机械地布置，固定在一片有机材料制成的基底上，即成为一片电阻应变片。对电阻应变片来说，我们最关心的一个技术参数是灵敏系数K值，它的物理意义在于，它感受到了应变后，它的阻值会有多大变化。42．1电阻应变片在这儿我们要给出两个物理概念：电阻的相对变化率和电阻丝的相对伸长率。先说电阻的相对变化率：设有两个电阻，R1=100Ω，R2=1000Ω，它们的阻值假如均变化了1Ω，那么我们能否说，R1和R2的阻值变化情况是一样的呢？显然，说是一样的是很不全面的，因为它们的原始阻值不一样；所以，我们引

5、进了一个电阻变化率的概念，即单位电阻的阻值变化。用数字式表达为：对R1来说，ΔR=1Ω，R1=100Ω，ΔR/R1=1%对R2来说，ΔR=1Ω，R2=1000Ω,ΔR/R2=0.1%可见用ΔR的多少，及ΔR/R两个数值来描述阻值的变化就全面得多了。52．1电阻应变片再来说一说相对伸长（压缩）率：设有两根电阻丝，它的长度l1=100mm和l2=1000mm，若在外力作用下，它们均伸长了1mm，那么我们能否说它们的伸长是相同的呢？显然，说它们相同是很不全面的，因为它们的原始长度不同；所以，若我们引进一个相对伸长率的概念，其含义为电阻丝单位长度的伸长，用它和

6、绝对伸长一起来说明电阻丝的伸长，就全面得多了。用数字式来表达为Δl/l对l1来说Δl=1mm,l1=100mm,Δl/l1=1%,对l2来说Δl=1mm,l2=1000mm,Δl/l2=0.1%,62．1电阻应变片现在我们来讨论一下，灵敏系数K的含义。设有一根金属电阻丝，如图一所示。其长度为l，横截面是半径为r的园形，横截面面积记作S，其电阻率记作ρ，这种材料的泊松比是μ。这根电阻丝未受外力作用时，它的阻值为：72．1电阻应变片当它的两端受F力作用时，它将会伸长，也就是说产生变形。设其伸长了Δl；其横截面的面积将会缩小，即它的横截面园半径减少Δr；此外

7、还可以证明，此金属电阻丝在变形后，电阻率也会有所改变，记作Δρ。对（1）式求全微分，即可求出电阻丝，在各参数变化后，它的阻值改变了多少，我们可有：（2）式除以（1）式，得到：82．1电阻应变片另外，我们知道导线的横截面面积S=πr2则ΔS=2πr.Δr，所以由材料力学，我们知道其中负号表示l伸长时，半径方向是缩小的，其比例关系是μ倍，μ是材料的泊松系数，用来表示横向效应的。92．1电阻应变片把（5）式，（4）式代入（3）式，有其中（6）式说明了电阻应变片的阻值相对变化（ΔR/R）和电阻丝长度相对变化（Δl/l）之间的关系。K值，我们称之为电阻应变片的灵

8、敏系数。102．1电阻应变片在这儿，需要说明的是：灵敏系数K值的大小是由制作金属电阻丝的材料的