02电阻应变计式传感器.教案资料.ppt

02电阻应变计式传感器.教案资料.ppt(ResistiveStrainGaugeSensors)(2-2)当电阻丝受到拉力F作用时,将伸长dl,横截面积相应减小dA,电阻率因材料晶格发生变形等因素影响而改变了dρ,从而引起电阻值相对变化量为:(ResistiveStrainGaugeSensors)=ε——材料的轴向线应变,常用单位με(1με=1×10-6mm/mm);dA/A——圆形电阻丝的截面积相对变化量,设r为电阻丝的半径,微分后可得dA=2πrdr,则:其中 r——导体的半径,受拉时r缩小;μ——导体材料的泊松比。第2章电阻应变式传感器(ResistiveStrainGaugeSensors):通常把单位应变能引起的电阻值变化称为电阻丝的灵敏系数。其物理意义是单位应变所引起的电阻相对变化量,其表达式为:(2-3)(2-4)第2章电阻应变式传感器(ResistiveStrainGaugeSensors):材料几何尺寸的变化,即1+2μ;材料的电阻率发生的变化,即(dρ/ρ)/ε。大量实验证明,在电阻丝拉伸极限内,电阻的相对变化与应变成正比,即K为常数。,电阻丝灵敏度系数表达式中1+2μ的值要比(dρ/ρ)/ε大得多,显然,金属丝材的应变电阻效应以结构尺寸变化为主。金属材料的电阻相对变化与其线应变成正比。这就是金属材料的应变电阻效应。对金属或合金,一般Km=~。(dρ/ρ)/ε项的值比1+2μ大得多。第2章电阻应变式传感器(ResistiveStrainGaugeSensors),当某一轴向受外力作用时,其电阻率ρ发生变化的现象。式中:π——半导体材料的压阻系数;σ——半导体材料的所受应变力;E——半导体材料的弹性模量;ε——半导体材料的应变。(2-5)第2章电阻应变式传感器(ResistiveStrainGaugeSensors)>>(1+2μ),因此半导体丝材的Ks≈πE。可见,半导体材料的应变电阻效应主要基于压阻效应。通常Ks=(50~80)Km。(2-6)第2章电阻应变式传感器(ResistiveStrainGaugeSensors)、电阻应变计的结构与类型结构:(a)丝式(b)箔式(c)半导体1—敏感栅2—基底3—引线4—盖层5—粘结剂6—电极