3. 电阻应变式传感器
பைடு நூலகம்
传感器原理及应用
4．弹性后效
弹性后效:当载荷从某一数值变化到另一数 值时，弹性变形不是立即完成相应的变形， 而是经一定的时间间隔逐渐完成变形的现 象.
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当作用在弹性敏感元件上的力由零增加至
F0时，弹性敏感元件的变形首先由零迅速 增加至Xl，然后在载荷未改变的情况下继 续变形到Xo为止。
εx = F/S*E
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与轴向垂直方向上的应变为εy
F y SE x
特点： 加工精度高，灵敏度小，适用于截面较大的 场力。
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2．环状弹性元件
做成等截面圆环，灵敏度高，用于测量 较小的力，加工困难，各个部位的变形及 应力不相等。
绝缘性。
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四、常用的弹性敏感元件材料
国外一般使用合金结构钢，例如中碳铬镍 钼钢，中碳铬锰硅钢，弹簧钢等，不锈钢。 我国通常使用合金钢，碳钢，铜合金和铌基 合金,石英玻璃及陶瓷材料。
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五、弹性敏感元件的分类
输入到弹性敏感元件上的信号通常为力(力 矩)或压力，
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力由F0减至零，弹性敏感元件的变形也是 先由X0而减至X2,然后继续减小变形，到变 形等于零为止。
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弹性后效现象的存在将引起测量误差。 原因： 弹性敏感元件中的分子间存在内磨擦。
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5．固有振动频率
固有振动频率fo，影响传感器的动态特性。 工作频率应避开弹性敏感元件的固有振动频 率，希望fo较高。
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三、对弹性敏感元件材料的要求
(1)弹性滞后和弹性后效要小； (2)弹性模量的温度系数要小： (3)膨胀系数要小且稳定： (4)有良好的机械加工和热处理性能： (5)要求耐腐蚀，有良好的导电性或高的
输出是位移(挠度)或应变，
按变换形式分有 “力—应变”、“力-位移”、“压力-位移”、
“力矩—角度”等类型。
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六、变换力的弹性敏感元件
输入量为力F，输出量是应变、位移的敏感元件. 在力的作用下，位移很小，用它的应变作为输 出量. 元件： 实心柱、空心圆柱、矩形柱、等截面圆环、扭 转轴、 等截面悬臂梁、等强度悬臂梁。
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N
S
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(3-1)
图3-1 应变示意图
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应变:单位长度产生的变形称为相对变形. 记为 :
L
L
(3-2)
弹性模量在材料弹性范围内σ／ε.为常数. 记为E:
E
(3-3)
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拉压虎克定律为
E *
设梁的截面厚度为δ，宽度为b，总长 为L.在距离固定端L处的ε为
6(l0 l) F Eb 2
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最大应变产生在梁的根部,在等截面梁 的不同部位产生的应变是不相等的.
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B.等强度悬臂梁
当梁的自由端有力F作用时，沿梁的整个 长度上的应变处处相等，灵敏度与梁长 度方向的坐标无关。
或
/ E N / ES
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二、弹性敏感元件的特性 1.刚度:弹性元件在外力作用下变形大小 的量度.用K来表示，
K ( Fd为F外力;x为变形 ) dx
弹性特性曲线上某点A处的刚度
K dF tg
dx
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X 图3-2 弹性特性
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a）实心柱 b）空心圆柱 c）矩形柱 d、e)等截面圆环 f）等截 面悬梁臂 g）等强度悬梁臂 h）扭转轴
图3-5 变换力的弹性敏感元件
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1、实心柱敏感元件
又称实心等截面轴、柱式弹性敏感元件. 设轴的横截面积为S，轴材料的弹性模 量为E，材料的泊松比为μ。 当等截轴承受轴向拉力、压力时，轴向 的应变为εx
6l0 F Eb 2
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4.扭转轴
在扭矩T的作用下，扭转轴的表面产生拉 伸、压缩应变
2T Er03
(1
)
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3．悬臂梁
一端固定，一端自由的弹性敏感元件. 特点：结构简单、加工方便。 输出：应变、挠度。 灵敏度比等截面轴及圆环高，用于较小力的 测量。 等截面悬臂梁、变截面等强度悬臂梁.
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A.等截面悬臂梁
任一指定点A，上下表面的应变大小、 相等，符号相反.
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3 电阻应变式传感器
3.1 弹性敏感元件
3.2 电阻应变计
3.3 应变式力传感器
3.4 应用
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概述
➢广泛应用于－ 各种电子秤
传感器原理及应用
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概述
高 精 度 电 子 汽 车 衡
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动态电子秤
电子天平
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概述
传感器原理及应用
吊秤
机械秤包装机
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第一节 弹性敏感元件
一、概念 变形:物体因外力作用改变原来的尺寸、形状. 弹性形变:外力去掉后完全恢复原来的尺寸、形 状的变形。
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弹性元件: 具有弹性形变特点的元件. 当弹性敏感元件受拉(压)力时，元件除了产 生变形外，其内部横截面之间还存在相互的 作用力，内力(N),单位:牛顿. 应力: 单位横截面积S(单位为mm2)上所受的力， 记为σ.
F 图3-3 弹性滞后现象
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2．灵敏度
弹性敏感元件在单位力作用下产生变形 的大小.
又称为弹性元件的柔度.
是刚度的倒数，用S表示.
S dx dF
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3.弹性滞后
弹性滞后现象: 弹性元件在加、卸载的正反行程中变形曲 线不重合的现象. 主要原因是：弹性敏感元件在工作过程中 分子间存在内磨擦。