用电阻应变效应,将各种力学量转换为电信号的结构型传感器。电阻应变片式电阻应变式传感器的核心元件,其工作原理是基于材料的电阻应变效应,电阻应变片即可单独作为传感器使用,又能作为敏感元件结合弹性元件构成力学量传感器。电阻应变式传感器简称电阻应变计。当将电阻应变计用特殊胶剂粘在被测构件的表面上时,则敏感元件将随构件一起变形,其电阻值也随之变化,而电阻的变化与构件的变形保持一定的线性关系,进而通过相应的二次仪表系统即可测得构件的变形。通过应变计在构件上的不同粘贴方式及电路的不同联接,即可测得重力、变形、扭矩等机械参数。导体的电阻随着机械变形而发生变化的现象叫做电阻应变效应。电阻应变片把机械应变信号转换为ΔRR后,由于应变量及相应电阻变化一般都很微小,难以直接精确测量,且不便处理。因此,要采用转换电路把应变片的ΔRR变化转换成电压或电流变化。其转换电路常用测量电桥。直流电桥的特点是信号不会受各元件和导线的分布电感及电容的影响,抗干扰能力强,但因机械应变的输出信号小,要求用高增益和高稳定性的放大器放大。下图为一直流供电的平衡电阻电桥,Ei
接直流电源E:
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f图23传感器结构原理图
当电桥输出端接无穷大负载电阻时,可视输出端为开路,此时直
流电桥称为电压桥,即只有电压输出。
当忽略电源的内阻时,由分压原理有:
uouBDuABuAD
ER1R4R1R2R3R4
ER1R3R2R4R1R2R3R4
式(21)
当满足条件R1R3R2R4时,即
R1R2R4R3
式(22)
uo0,即电桥平衡。式(22)称平衡条件。
应变片测量电桥在测量前使电桥平衡,从而使测量时电桥输出电
压只与应变片感受的应变所引起的电阻变化有关。
若差动工作,即R1RRR2RRR3RRR4RR,
按式(21),则电桥输出为
RR2RR2E
uoRRRRRRRR
RER
kE
式23
应变片式传感器有如下特点:
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f(1)应用和测量范围广,应变片可制成各种机械量传感器。(2)分辨力和灵敏度高,精度较高。(3)结构轻小,对试件影响小,对复杂环境适应性强,可在高温、高压、强磁场等特殊环境中使用,频率响应好。(4)商品化,使用方便,便于实现远距离、自动化测量。通过以上对传感器的比较分析,最终选择了第二种方案。本系统选择的是PM23型称重传感器,量程30Kg,完全满足本系统的精度要求。
232放大器的选择
称重r