R1 R1
P
R3 R4
R2
P R3
R4 R2
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应变式荷重传感器：
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F
F
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• 工作片 R1 的电阻变化包括由拉力 P 造成的， 因温度效应而致的两部分，即：
R1 R1 R1 ( )P ( )T R1 R1 R1
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• 补偿片 R2 的阻值将仅因温度效应而致，即：
R2 R2 ( )T R2 R2
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易提纯、复现性好的金属材料才可用于制作热电阻
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热电阻的主要技术性能
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气敏电阻
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在现代社会的生产和生活中，人们往往会接触到 各种各样的气体，需要对它们进行检测和控制。 比如化工生产中气体成分的检测与控制；煤矿瓦 斯浓度的检测与报警；环境污染情况的监测；煤 气泄漏：火灾报警；燃烧情况的检测与控制等等。 气敏电阻传感器就是一种将检测到的气体的成分 和浓度转换为电信号的传感器。
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上海第二工业大学 • 接成半桥（R3，R4为仪器上的固定电阻）， 则电桥的输出电压将为：
U 0 R1 R2 U 0 R1 R1 R2 U ( ) [( )P ( )T ( )T ] 4 R1 R2 4 R1 R1 R2
如果工作片和补偿片取自同一批，补偿试 件与被测试件材料相同，且处于相同的温 度场中，则： U 0 R1 1 U ( ) P kU0 P
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使用气敏电阻传感器（以下简称气敏电阻），可 以把某种气体的成分、浓度等参数转换成电阻变化量， 再转换为电流、电压信号。 气敏电阻品种繁多，主要有可测量还原性气体 和测量氧气浓度的两大类。
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U0 1 U (k P k P ) kU 0 P (1 ) 4 4
仪器读数 实际应变 1
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R3 R3 k P ( )T R3 R3
R4 R4 k ( P ) ( )T R4 R4
U0 1 u (k P k P k P k P ) kU 0 P (1 ) 4 2
仪器读数 实际应变 2(1 )
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一、简单受力状态的应变测量
2、贴片组桥及桥路温度补偿
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贴在试件上的应变片，由于环境温度改变导致 其电阻变化对测量精度的影响是不能忽略的，尤其 在静态应变测量时，必须采取措施以减小或消除温 度变化的影响。
薄膜型及普通型铂热电阻
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铂热电阻： 上海第二工业大学 铂电阻的特点是精确度高、稳定性好、性 能可靠。除用作一般的工业测温外，在国际实 际温标中，作为从-259.34-630.74 ℃温度范围内 的温度基准。 国产工业铂电阻有三种：分度号分别为 Pt50，Pt100，Pt300。 PS：Pt50意为在0 ℃是阻值为50欧姆。
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第九章
应变的测量
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应变测量的目的：
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1、掌握被测件的实际应力大小及分布规律，进 而分析构件的破坏原因，寿命长短，强度储备
2、验证相应的理论公式，合理安排工艺
3、提供生产过程或物理现象的数学模型
4、是设计制造用于测试许多机械量的各种应变 式传感器的理论基础
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应变测量的步骤： 1、对被测件进行应力应变分析 2、确定贴片方式
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3、确定组桥方式
4、根据测得数据进行结果计算
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方案1：采用补偿片温度补偿 上海第二工业大学 工作片R1贴在沿试件表面轴线方向，补偿片 R2 贴在与试件材料相同的温度补偿板上，组成半 桥接入应变仪。
P
R1
R1 R2
温度补偿板
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R2
A B C
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例：Pt100热电阻的阻值Rt与温度 t的关系在 上海第二工业大学 0-100度范围内可用式Rt=Ro（1+at）近似表 示，a=0.00385，采用平衡电桥， R2=R3=R4=100ohm，Ui=5V，求 1）该电阻的材料； 0度时的阻值；画出电桥 电路 2）计算当温度为50度时的电阻值。 3）计算当温度为50度时的开路输出电压Uo
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有一薄壁圆管式拉力传感器如下图所示。已知其弹性元 上海第二工业大学 件材料的泊松比为0.3，电阻应变片阻值相同，且灵敏 系数均为2，应变片贴片位置如图所示。若受拉力 作用， 问： (1) 欲测量拉力 的大小，应如何正确组成电桥？ 请画出相应的电桥。 1 2 300με 时，输出电压 是 (2) 当供桥电压 E 2V ， 6 1 με 1 10 多少（ ）？
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一、简单受力状态的应变测量
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1、单向拉伸（压缩） （1）应力应变分析 在轴向力F的作用下，其横截面上是均匀分布的 正应力，外表面是沿轴向的单向应力状态，只 要测得外表面的轴向应变，便可以求得拉力F。
F A EA F
F——拉（压）力 A——截面积 ——正应力
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R1 R1 k P ( )T R1 R1
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R2 R2 k ( P ) ( )T R2 R2
U 0 R1 R2 U ( ) 4 R1 R2 U0 R1 R2 [k P ( )T k ( P ) ( )T ] 4 R1 R2
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取一只 100W/220V 灯泡，用万用表测量其电阻值， 上海第二工业大学 可以发现其冷态阻值只有几十欧姆，而计算得到 的额定热态电阻值应为484 。
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R1 F R4 F R1(R4)
R2 F R3 F R2(R3)
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R1 R1 k P ( )T R1 R1
上海第二工业大学 R2 R2 k ( P ) ( )T R2 R2
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例3.有一金属箔式应变片，标称阻值R0为 钢质圆柱体上，钢的弹性模量 量?
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100，灵敏度K=2，粘贴在横截面积为9.8
的 ，
所受拉力F=0.2t，受拉后应变片的阻值R 的变化
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常用的主要有接触燃烧式气体传感器、电化学 气敏传感器和半导体气敏传感器等。上海第二工业大学 接触燃烧式气体传感器的检测元件一般为铂金 属丝（也可表面涂铂、钯等稀有金属催化层）， 使用时对铂丝通以电流，保持300℃～400℃的 高温，此时若与可燃性气体接触，可燃性气体 就会在稀有金属催化层上燃烧，因此，铂丝的 温度会上升，铂丝的电阻值也上升；通过测量 铂丝的电阻值变化的大小，就知道可燃性气体 的浓度。 电化学气敏传感器一般利用液体（或固体、有 机凝胶等）电解质，其输出形式可以是气体 直 接氧化或还原产生的电流，也可以是离子作用 于离子电极产生的电动势。
4 R1 4
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（2）方案二（工作片补偿法）
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P
P
R1
R1
R2
R2
A B C
将补偿片也贴到构件上，紧靠工作片R1并与其垂直， 电桥接法与上同： R1—工作片， R2—补偿片（感受机械应变）。
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