版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡(jiǎn)介
第三章壓力檢測(cè)第1頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.1壓力的概念及單位1、壓力的概念:壓力是垂直而均勻地作用在單位面積上的力。大小由受力面積和垂直作用力的大小兩個(gè)因素決定。表達(dá)式為:2、壓力的單位
(1)工程大氣壓(2)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(3)約定毫米汞柱(4)約定毫米水柱常用的幾種壓力單位與帕斯卡的換算關(guān)系見表3.1.1所示。第2頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.1壓力的概念及單位3、壓力的分類1.絕對(duì)壓力2.環(huán)境大氣壓力3.表壓力4.真空度5.差壓
上述各種壓力的相互關(guān)系見圖。
第3頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.2應(yīng)變式壓力計(jì)
3.2.1電阻應(yīng)變效應(yīng)
電阻絲在外力作用下發(fā)生機(jī)械形變時(shí),其電阻值發(fā)生變化,稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)。
設(shè)有一根長(zhǎng)度為L(zhǎng),截面積為S,電阻率為ρ的電阻絲,未受力時(shí)的電阻值為:受力后:
第4頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.2應(yīng)變式壓力計(jì)3.2.2電阻應(yīng)變片1、金屬電阻應(yīng)變片
金屬電阻應(yīng)變片分為金屬絲式和箔式,圖所示為金屬絲式和金屬箔式電阻應(yīng)變片。常用的電阻應(yīng)變絲的材料是康銅絲和鎳鉻合絲,用薄紙作為基底的應(yīng)變片稱為紙基應(yīng)變片;用有機(jī)聚合物作為基底的應(yīng)變片稱為膠基應(yīng)變片。
第5頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.2應(yīng)變式壓力計(jì)電阻應(yīng)變片1、應(yīng)變絲2、基底3、引線4、金屬膜引線第6頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.2應(yīng)變式壓力計(jì)2、半導(dǎo)體應(yīng)變片
半導(dǎo)體受力時(shí),電阻率發(fā)生變化,電阻率隨應(yīng)力變化的關(guān)系稱為半導(dǎo)體壓阻效應(yīng)。半導(dǎo)體應(yīng)變片電阻的變化主要是電阻率變化引起的,表示為
由于彈性系數(shù)E=σ/ε,上式又可寫為
為提高靈敏度半導(dǎo)體應(yīng)變片還有制成柵形的。
第7頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.2應(yīng)變式壓力計(jì)3.2.3電阻應(yīng)變片的粘貼及溫度補(bǔ)償
1、應(yīng)變片的粘貼:粘貼工藝包括被測(cè)試件表面處理,貼片,質(zhì)量檢查,焊接引線以及防護(hù)與屏蔽等。
2、溫度誤差及其補(bǔ)償
(1)溫度誤差:溫度誤差是指環(huán)境溫度變化引起應(yīng)變片電阻變化。原因有兩方面:一方面是應(yīng)變片電阻絲的溫度系數(shù),另一方面是電阻絲材料與試件材料的線膨脹系數(shù)不同。(2)溫度補(bǔ)償
電橋補(bǔ)償法如圖。
第8頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.2應(yīng)變式壓力計(jì)3.2.4
轉(zhuǎn)換電路當(dāng)RL=∞時(shí),電橋輸出電壓為:?jiǎn)伪垭姌蜉敵鲭妷汉碗妷红`敏度為
雙臂電橋電路,一般接成差動(dòng)電橋。其輸出電壓為電橋四臂同時(shí)接入工作應(yīng)變片,則構(gòu)成全橋電路。其輸出電壓為
第9頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.2應(yīng)變式壓力計(jì)3.2.5應(yīng)變式壓力傳感器
1、膜式應(yīng)變傳感器
圖是一種簡(jiǎn)單的平膜壓力傳感器,應(yīng)變片貼在膜片的內(nèi)表面。膜片感受壓力時(shí)產(chǎn)生應(yīng)變,使應(yīng)變片有一定的電阻輸出。
第10頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.2應(yīng)變式壓力計(jì)2、測(cè)力式應(yīng)變傳感器右圖為一種帶水冷的測(cè)力計(jì)式壓力傳感器。
3、擴(kuò)散硅型壓力傳感器
圖(a)是一個(gè)杯型組合式測(cè)量元件
圖(b)是膜片一個(gè)截面示意圖
第11頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.3薄膜應(yīng)變片
薄膜應(yīng)變片是用濺射或蒸發(fā)的方法將半導(dǎo)體或金屬敏感材料鍍?cè)趶椥曰系摹?/p>
3.3.1薄膜應(yīng)變片原理
電阻為:
設(shè)其應(yīng)變?yōu)棣?,電阻相?duì)變化為:
對(duì)于半導(dǎo)體材料,上式可寫為:
第12頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.3
薄膜應(yīng)變片
3.3.2
薄膜應(yīng)變片的制作及應(yīng)用
1、濺射薄膜應(yīng)變片
主要成膜工藝有真空濺射和真空蒸鍍。真空濺射工藝大致流程為:基片預(yù)處理、濺射介質(zhì)層、濺射敏感層、蒸發(fā)Au、光刻電極、形成電橋、完成全部電連接、沉積鈍化膜。
2、蒸發(fā)薄膜應(yīng)變片
用真空蒸發(fā)工藝制作的薄膜應(yīng)變片其結(jié)構(gòu)同濺射應(yīng)變片基本相同。
第13頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.4
壓電式壓力傳感器
3.4.1
壓電效應(yīng)
某些電介質(zhì)物體在某方向受壓力或拉力作用產(chǎn)生形變時(shí),表面會(huì)產(chǎn)生電荷。外力撤消后,又回到不帶電狀態(tài)。這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。具有壓電效應(yīng)的物體稱為壓電材料,如天然的石英晶體,人造的壓電陶瓷等。
1、石英晶體的壓電效應(yīng)
圖為天然結(jié)構(gòu)的石英晶體外形和石英晶體切片
第14頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.4
壓電式壓力傳感器當(dāng)切片在沿X軸的方向上受到壓力Fx作用時(shí),晶體切片將產(chǎn)生厚度變形,并在與X軸垂直的平面上產(chǎn)生電荷Qx,它的大小為:
第15頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.4
壓電式壓力傳感器電荷的極性見圖
第16頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.4
壓電式壓力傳感器2、壓電效應(yīng)的物理解釋如圖所示。
第17頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.4
壓電式壓力傳感器3.4.2壓電材料1、壓電晶體(1)石英晶體(2)水溶性壓電晶體(3)鈮酸鋰晶體2、壓電陶瓷(1)鈦酸鋇壓電陶瓷2)鋯鈦酸鉛系壓電陶瓷(3)鈮酸鹽系壓電陶瓷(4)鈮鎂酸鉛壓電陶瓷3、壓電半導(dǎo)體
第18頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.4
壓電式壓力傳感器3.4.3測(cè)量電路把壓電晶體等效成一個(gè)電荷源與電容并聯(lián)的等效電路。由于電容器上的電壓Ua,電荷量Q,電容Ca的關(guān)系為Ua=Q/Ca,壓電晶體也可等效為一個(gè)電壓源和一個(gè)電容器的串聯(lián)電路。實(shí)際壓電傳感器輸出信號(hào)很微弱,且內(nèi)阻很高,需用前置放大器。前置放大器有兩個(gè)作用:一是放大壓電傳感器輸出的微弱信號(hào),另一個(gè)是阻抗變換。
第19頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.4
壓電式壓力傳感器1、電壓放大器
圖示的是壓電傳感器接到電壓放大器的等效電路。
第20頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.4
壓電式壓力傳感器2、電荷放大器
電荷放大器是有反饋電容的高增益運(yùn)算放大器,它的輸入信號(hào)是壓電傳感器產(chǎn)生的電荷。當(dāng)略去泄露電阻,且放大器輸入電阻趨于無窮大時(shí),它的等效電路如圖所示。第21頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.4
壓電式壓力傳感器3.4.4壓電壓力及力傳感器
1、壓電式三維測(cè)力傳感器
2、壓電式單向測(cè)力傳感器
第22頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.4
壓電式壓力傳感器3、壓電式測(cè)量均勻壓力傳感器
4、消除振動(dòng)加速度影響的壓電傳感器第23頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.5電容式壓力傳感器
3.5.1電容式傳感器的工作原理
電容式傳感器有三種基本類型:變極距型、變面積型、變介電常數(shù)型。
1、變極距型電容傳感器第24頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.5電容式壓力傳感器
2、變面積型電容傳感器
3、變介電常數(shù)型電容傳感器
第25頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.5電容式壓力傳感器
3.5.2
差動(dòng)電容傳感器在實(shí)際壓力測(cè)量中,常使用差動(dòng)點(diǎn)電容傳感器,不但提高了靈敏度,也改善了非線性。
第26頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.5電容式壓力傳感器
3.5.3測(cè)量電路
電橋電路、調(diào)頻電路、脈沖調(diào)寬電路和運(yùn)算放大器式電路等。
1、橋式電路
空載電壓為:第27頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.5電容式壓力傳感器
2、緊耦合電橋電路緊耦合電橋理論可得此狀態(tài)下輸出電壓在兩L0非耦合情況下,輸出電壓為:
第28頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.5電容式壓力傳感器
3、差分脈沖調(diào)寬電路差動(dòng)脈沖調(diào)寬電路屬脈沖調(diào)制電路。它利用對(duì)傳感器電容充放電使輸出脈沖的寬度隨電容量的變化而變化,再經(jīng)低通濾波器可得對(duì)應(yīng)被測(cè)量變化的直流信號(hào)。輸出的直流電壓與傳感器兩電容差值成正比。
第29頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.5電容式壓力傳感器差動(dòng)脈沖調(diào)寬電路各點(diǎn)電壓波形圖如示第30頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.5電容式壓力傳感器4、調(diào)頻電路將電容式傳感器接入高頻振蕩器的LC回路中,當(dāng)被測(cè)量使電容變化時(shí),振蕩頻率也相應(yīng)變化,故稱為調(diào)頻電路。圖所示為調(diào)頻電路原理圖
第31頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.5電容式壓力傳感器5、運(yùn)算放大器
將電容式傳感器接入運(yùn)算放大器中,作為電路的反饋元件構(gòu)成的測(cè)量電路如圖所示。
以Cx=εS/d代入,可得:上式表明,輸出電壓與d是線性關(guān)系。第32頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.5電容式壓力傳感器3.5.4電容式壓力傳感器1、電容式差壓傳感器2、變面積式壓力傳感器3、荷重傳感器
第33頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.6
霍爾式壓力計(jì)
3.6.1霍爾效應(yīng)霍爾元件的特性常用靈敏度KH表示,即此時(shí)
第34頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.6
霍爾式壓力計(jì)3.6.2霍爾式壓力計(jì)工作原理
第35頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.6
霍爾式壓力計(jì)3.6.3霍爾式壓力計(jì)的誤差及補(bǔ)償霍爾式壓力計(jì)的誤差有兩部分,一是彈性元件的變換誤差;一是霍爾元件的變換誤差。
1、不等位電勢(shì)及補(bǔ)償
不等位電勢(shì)的產(chǎn)生有兩個(gè)原因,如圖所示。第36頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.6
霍爾式壓力計(jì)幾種補(bǔ)償電路
第37頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.6
霍爾式壓力計(jì)2、霍爾電勢(shì)的溫度系數(shù)主要是溫差電勢(shì)和靈敏度系數(shù)隨溫度變化兩種情況。3、溫度對(duì)內(nèi)阻的影響4、溫度補(bǔ)償霍爾元件輸入電阻和霍爾電勢(shì)的溫度系數(shù)均為正的效果較好的補(bǔ)償電路圖。實(shí)際測(cè)量中,要求較高時(shí),常采用恒溫方法。第38頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.6
霍爾式壓力計(jì)3.6.4霍爾式壓力計(jì)
第39頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.7
電子稱
3.7.1電子稱的原理
電子稱的核心部件是稱重傳感器。稱重傳感器把機(jī)械力轉(zhuǎn)換為電信號(hào),經(jīng)放大處理后,或顯示,或輸入數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。圖是一個(gè)比較簡(jiǎn)單稱重系統(tǒng)框圖。
第40頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.7
電子稱3.7.2稱重傳感器原理圖是振弦式稱重傳感器的工作原理圖。第41頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.7
電子稱3.7.3電子稱的應(yīng)用
ICS-XXX-T系列電子皮帶配料稱第42頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.8集成壓敏傳感器3.8.1硅電容式集成傳感器1、硅敏感電容器的工作原理
2、硅敏感電容器的測(cè)量電路第43頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.8集成壓敏傳感器第44頁,共50頁,2023年,2月20日,星期三3.8集成壓敏傳感器3.8.2擴(kuò)散硅壓敏傳感器
擴(kuò)散硅壓敏傳感器將補(bǔ)償電路與硅壓敏元件構(gòu)成的全橋電路集成在一起,溫度補(bǔ)償效果
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 單位管理制度呈現(xiàn)大全【人事管理】
- 三角形的面積推導(dǎo)課件
- 第4單元 民族團(tuán)結(jié)與祖國統(tǒng)一 測(cè)試卷-2021-2022學(xué)年部編版八年級(jí)歷史下冊(cè)
- DBJT 13-317-2019 裝配式輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅
- 《電鍍錫工藝學(xué)》課件
- 2024年大學(xué)生攝影大賽活動(dòng)總結(jié)
- 《焊接基本知識(shí)》課件
- 中小學(xué)家長(zhǎng)會(huì)122
- 美術(shù):源起與影響
- 醫(yī)療行業(yè)專業(yè)技能培訓(xùn)體會(huì)
- ××領(lǐng)導(dǎo)班子及成員分析研判報(bào)告(模板)
- 08S305-小型潛水泵選用及安裝圖集
- 視頻監(jiān)控室值班記錄表
- 歌曲《梁?!泛?jiǎn)譜完整版
- 四川2020版清單定額
- 教材編寫工作總結(jié)
- 企業(yè)員工上下班交通安全培訓(xùn)(簡(jiǎn)詳共2份)
- 城市高密度建成區(qū)合流制溢流污染系統(tǒng)研究-黃孝河機(jī)場(chǎng)河水環(huán)境綜合治理項(xiàng)目實(shí)踐
- word 公章 模板
- T∕ZSQX 008-2020 建設(shè)工程全過程質(zhì)量行為導(dǎo)則
- ISO-IEC17025-2017實(shí)驗(yàn)室管理體系全套程序文件
評(píng)論
0/150
提交評(píng)論