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- 應(yīng)變傳感器的工作原理和影響因素
- 來源：賽斯維傳感器網(wǎng) 發(fā)表于 2012/12/8
應(yīng)變傳感器的長期穩(wěn)定性是國內(nèi)傳感器行業(yè)非常關(guān)心的問題。由于應(yīng)變傳感器在工程應(yīng)用中，除了其自身物理特性造成的不穩(wěn)定外，還受應(yīng)變片粘貼方法，被測試件彈性體殘余應(yīng)力等外界因素影響。本文從材料力學(xué)，量子力學(xué)和電子學(xué)方面深入探討了造成應(yīng)變傳感器不穩(wěn)定性的本質(zhì)原因，并總結(jié)了改善不穩(wěn)定性常用的方法。由于造成應(yīng)變傳感器測試系統(tǒng)不穩(wěn)定的因素很多，如焊接方法，測試中連接線的擺動等，本文只分析總結(jié)了最本質(zhì)的一些原因。
傳感器長期穩(wěn)定性是指傳感器在使用過程中其各種技術(shù)指標(biāo)隨時間而變化的程度。傳感器基本技術(shù)指標(biāo)共有十多項，把這些具體指標(biāo)的長期穩(wěn)定性問題放在一起討論是很困難。這是因為傳感器多項技術(shù)指標(biāo)之間不相互聯(lián)系，其間不存在簡單的數(shù)學(xué)關(guān)系，其關(guān)聯(lián)的技術(shù)和理論知識面廣而且很復(fù)雜。
本文論述了應(yīng)變傳感器零點輸出長期穩(wěn)定性問題。從理論上論述了傳感器零點輸出值隨時間變化的機理。影響傳感器零點輸出長期穩(wěn)定性因素是在傳感器制造工藝、選材和工人操作因素引起的傳感器工作電路電阻率變化，基底膠和彈性體材料的應(yīng)力狀態(tài)，幾何尺寸的變化而導(dǎo)致傳感器零點輸出值的變化。
如何提高電阻應(yīng)變式傳感器以下簡稱傳感器的長期穩(wěn)定性，這是國內(nèi)傳感器行業(yè)非常關(guān)心的問題。
應(yīng)變傳感器工作原理
應(yīng)變效應(yīng)——材料在受外力作用時，將產(chǎn)生機械變形，機械變形會產(chǎn)生阻值變化，這種因形變而使其阻值發(fā)生變化的現(xiàn)象稱為“應(yīng)變效應(yīng)”
基本原理——σ=E*ε，ΔR/R=K*
ε，其中σ為試件的應(yīng)力，ε為試件的應(yīng)變，E試件材料的彈性模量，ΔR/R電阻變化率，K為靈敏度系數(shù)，一般在1.7—3.6之間
測量原理——用應(yīng)變片測量時，將其粘貼在彈性體上。當(dāng)彈性體受力變形時，應(yīng)變片的敏感柵也隨同變形，其電阻值發(fā)生相應(yīng)變化，通過轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化
檢測電路——把應(yīng)變計的ΔR/R變化轉(zhuǎn)換成電壓或電流變化，通常采用惠斯登電橋電路實現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換。
影響應(yīng)變傳感器穩(wěn)定性的主要因素是溫度，范性形變，幾何形變。溫度的變化引起應(yīng)變片電阻率變化及幾何形變，從而導(dǎo)致應(yīng)變傳感器零輸出時的漂移。范性形變改變了電阻率，導(dǎo)致電阻值改變。在應(yīng)變片使用中，粘貼方法，殘余應(yīng)力等產(chǎn)生應(yīng)變片的幾何形變。
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