應(yīng)變片測(cè)量的原理是啥？

ID:462768 · 發(fā)表于 2021-7-31 10:26

介紹說，應(yīng)變片不能直接用表測(cè)量，因?yàn)樽兓刻　?br />
那么這個(gè)變化量直接用放大電路放大不行嗎？

為什么要送入一個(gè)叫惠斯通的電路，在放大呢？

那個(gè)惠斯通如何提高靈敏度的？

ID:752974 · 發(fā)表于 2021-7-31 11:27

常用的應(yīng)變片都是電阻應(yīng)變片，彈性形變時(shí)，其電阻值發(fā)生了變化，電路只能處理電信號(hào)，不能處理電阻值這種物理量。所以要想辦法把電阻這個(gè)物理量的變化轉(zhuǎn)變成電信號(hào)的變化，有了電信號(hào)，電路就可以處理這個(gè)物理量了。電橋的作用就是把電阻的變化轉(zhuǎn)變成電壓的變化，也就是電信號(hào)。

ID:883242 · 發(fā)表于 2021-7-31 11:52

你看到的介紹和沙發(fā)的評(píng)論全都是錯(cuò)誤的。電阻值很容易測(cè)量，比如溫度測(cè)量最常用用Cu50（常溫）PT100（300度以下）就是測(cè)量電阻。

應(yīng)變片最大的問題是溫度系數(shù)非�？植�，如果直接測(cè)量電阻值，你都不知道你到底測(cè)量是壓力還是溫度。所以要做成惠斯通電橋，常見接法有三種，最簡(jiǎn)單的是一個(gè)應(yīng)變片受力，剩下三個(gè)應(yīng)變片不受力只做溫度補(bǔ)償，應(yīng)變片阻值不表示壓力，應(yīng)變片阻值的差異比例才表示受力，這樣三個(gè)應(yīng)變片的溫度系數(shù)就被消掉了。稍復(fù)雜的是兩個(gè)對(duì)側(cè)的應(yīng)變片受力，其他兩個(gè)不受力。最復(fù)雜的是四個(gè)應(yīng)變片都受力，對(duì)側(cè)受力方向相同，兩組對(duì)側(cè)受力方向相反。這么說你能明白了吧！

ID:883242 · 發(fā)表于 2021-7-31 12:14

ID:752974 · 發(fā)表于 2021-7-31 12:47

Hephaestus 發(fā)表于 2021-7-31 11:52
你看到的介紹和沙發(fā)的評(píng)論全都是錯(cuò)誤的。電阻值很容易測(cè)量，比如溫度測(cè)量最常用用Cu50（常溫）PT100（300度 ...

應(yīng)變片不用來測(cè)量電阻的，大都是組成電橋測(cè)壓力的。電橋輸出的信號(hào)是電阻值嗎？

ID:462768 · 發(fā)表于 2021-7-31 12:51

腦脹，休息一下在看，

ID:143767 · 發(fā)表于 2021-7-31 13:05

惠斯通電橋是由四個(gè)電阻組成的電橋電路，這四個(gè)電阻分別叫做電橋的橋臂，惠斯通電橋利用電阻的變化來測(cè)量物理量的變化，單片機(jī)采集可變電阻兩端的電壓然后處理，就可以計(jì)算出相應(yīng)的物理量的變化，是一種精度很高的測(cè)量方式。

ID:883242 · 發(fā)表于 2021-7-31 13:15

munuc_w 發(fā)表于 2021-7-31 12:47
應(yīng)變片不用來測(cè)量電阻的，大都是組成電橋測(cè)壓力的。電橋輸出的信號(hào)是電阻值嗎？

應(yīng)變片就是測(cè)量電阻，但是不能直接測(cè)量電阻是因?yàn)樽柚蹈鷾囟茸兓P(guān)系更大，那就用4個(gè)應(yīng)變片組成惠斯通電橋來測(cè)試電壓，電壓差是不同位置應(yīng)變片阻值的比例差，這樣就把溫度給抵消掉了。如果你連這個(gè)都看不懂我也沒必要繼續(xù)解釋了。

ID:883242 · 發(fā)表于 2021-7-31 13:23

ID:462768 · 發(fā)表于 2021-7-31 13:46

本帖最后由 m2006410 于 2021-7-31 14:03 編輯

謝謝回復(fù)，

ID:883242 · 發(fā)表于 2021-7-31 13:53

m2006410 發(fā)表于 2021-7-31 13:46
這樣一個(gè)電路，進(jìn)行電壓放大，就能算出來壓力？

你的圖顯然是錯(cuò)誤的，缺乏溫度補(bǔ)償應(yīng)變片。

ID:462768 · 發(fā)表于 2021-7-31 16:05

沙縣大酒店吃個(gè)雞腿飯，吹吹空調(diào)，降降溫，看了一下文庫(kù)介紹，基本原理全是有個(gè)眉目了。

惠斯通電橋的特色就是，在電壓平衡時(shí)，可以通過調(diào)節(jié)電阻，來達(dá)到不平衡，從而實(shí)現(xiàn)了微弱信號(hào)難以檢測(cè)的情況下，實(shí)現(xiàn)了放大，變得可以測(cè)量

ID:883242 · 發(fā)表于 2021-7-31 16:46

m2006410 發(fā)表于 2021-7-31 16:05
沙縣大酒店吃個(gè)雞腿飯，吹吹空調(diào)，降降溫，看了一下文庫(kù)介紹，基本原理全是有個(gè)眉目了。

惠斯通電 ...

你還是沒弄明白，應(yīng)變片電阻并不微弱，也不難以檢測(cè)。常見溫度傳感器Pt100溫度變化1度才變化0.39歐姆，通過檢測(cè)電阻變化做到0.1度都是輕而易舉的。

為什么要用惠斯通電橋你還是不懂。

ID:462768 · 發(fā)表于 2021-7-31 18:32

Hephaestus 發(fā)表于 2021-7-31 16:46
你還是沒弄明白，應(yīng)變片電阻并不微弱，也不難以檢測(cè)。常見溫度傳感器Pt100溫度變化1度才變化0.39歐姆，通 ...

哭了，我再去看，看不懂不回來了

ID:883242 · 發(fā)表于 2021-7-31 18:51

m2006410 發(fā)表于 2021-7-31 18:32
哭了，我再去看，看不懂不回來了

算了，中文的文檔都是體制內(nèi)為了晉升故意灌水，根本沒法看，英文的文檔我覺得你看不懂，我拿9樓的圖解釋一下吧。稱重傳感器一般用金屬箔應(yīng)變片，我上面說的是Cu50、Pt100這些溫度傳感器也是金屬箔傳感器，氣壓傳感器因?yàn)樾枰撵`敏度很高，一般是半導(dǎo)體應(yīng)變片，半導(dǎo)體的溫度系數(shù)非常的大，20度應(yīng)變片阻值可能是20k，到了30度阻值就會(huì)變成10k，所以直接測(cè)量應(yīng)變片的電阻根本測(cè)不出壓力，只能測(cè)出溫度。

以9樓的圖為例，用了兩個(gè)應(yīng)變片，下面那個(gè)受力stressed，上面那個(gè)不受力unstressed。阻值分別是Rs、Ru，設(shè)R1=R3，電池電壓10V，那么不受力的時(shí)候V=0。
在某個(gè)特定壓力下，當(dāng)前溫度20度，Rs=21k，Ru=20k，V=10*Rs/(Rs+Ru)-5.0=0.122V。
當(dāng)前壓力不變，溫度上升到30度，Rs=10.5k，Ru=10k，V=10*Rs/(Rs+Ru)-5.0=0.122V。
可見通過Ru這個(gè)不接受壓力，只感知溫度的應(yīng)變片，通過惠斯通電橋的接法，把巨大的溫度系數(shù)給消除了！

ID:462768 · 發(fā)表于 2021-7-31 22:56

Hephaestus 發(fā)表于 2021-7-31 18:51
算了，中文的文檔都是體制內(nèi)為了晉升故意灌水，根本沒法看，英文的文檔我覺得你看不懂，我拿9樓的圖解釋 ...

層主真的熱心腸的人，給普通人熱情的科普這么難以獲得知識(shí)，講解通俗，我要總結(jié)編輯一下，傳達(dá)給更多的人了解。真心感謝層主！

ID:954170 · 發(fā)表于 2021-8-1 16:23

電阻應(yīng)變片也稱電阻應(yīng)變計(jì),簡(jiǎn)稱應(yīng)變片或應(yīng)變計(jì)，是由敏感柵等構(gòu)成用于測(cè)量應(yīng)變的元件。它能將機(jī)械構(gòu)件上應(yīng)變的變化轉(zhuǎn)換為電阻變化。電阻應(yīng)變片是由φ=0.02-0.05mm的康銅絲或鎳鉻絲繞成柵狀(或用很薄的金屬箔腐蝕成柵狀)夾在兩層絕緣薄片中(基底)制成。用鍍銀銅線與應(yīng)變片絲柵連接，作為電阻片引線。
電阻應(yīng)變片的工作原理是基于應(yīng)變效應(yīng)。電阻應(yīng)變片的測(cè)量原理為：金屬絲的電阻值除了與材料的性質(zhì)有關(guān)之外，還與金屬絲的長(zhǎng)度，橫截面積有關(guān)。將金屬絲粘貼在構(gòu)件上，當(dāng)構(gòu)件受力變形時(shí)，金屬絲的長(zhǎng)度和橫截面積也隨著構(gòu)件一起變化，進(jìn)而發(fā)生電阻變化。
dr/r=ks*ε
其中，ks為材料的靈敏系數(shù)，其物理意義是單位應(yīng)變的電阻變化率，標(biāo)志著該類絲材電阻應(yīng)變片效應(yīng)顯著與否。ε為測(cè)點(diǎn)處應(yīng)變，為無(wú)量綱的量，但習(xí)慣上仍給以單位微應(yīng)變，常用符號(hào)με表示。
由此可知，金屬絲在產(chǎn)生應(yīng)變效應(yīng)時(shí)，應(yīng)變?chǔ)排c電阻變化率dr/r成線性關(guān)系，這就是利用金屬應(yīng)變片來測(cè)量構(gòu)件應(yīng)變的理論基礎(chǔ)。
電阻應(yīng)變片的粘貼步驟 ●檢查：外觀、電阻值、修整
●試件表面處理：光潔度要求、劃定位線
●粘貼：厚度、方法
●固化處理
●粘貼質(zhì)量的檢查：電阻值和絕緣電阻值
●接線端子的焊接、導(dǎo)線的固定
●防潮處理
電阻應(yīng)變片的種類（1）絲繞式
用電阻絲盤繞電阻片稱為絲繞式電阻片，目前廣泛使用的有半圓彎頭平繞式，這種電阻片多用紙底和紙蓋，價(jià)格低廉，適于實(shí)驗(yàn)室廣泛使用，缺點(diǎn)是精度較差，橫肉向效應(yīng)系數(shù)較大。
（2）短接式
這種電阻片的制作比較容易，在一排拉直的電阻絲之間，在預(yù)定的標(biāo)距上用較粗的導(dǎo)線相間地造成短路，這種電阻片有用紙底的，也有用膠底的。短路接式電阻片的優(yōu)點(diǎn)是幾何形狀比容易于保證，而且橫向效應(yīng)系數(shù)近于零。
（3）箔式電阻片
它是在合金箔（康銅箔或鎳鉻箔）的一面涂膠形成膠底，然后在箔面上用照相腐蝕成形法制成的，所以幾何形狀和尺寸非常精密，而且由于電阻絲部分是平而薄的矩形截面，所以粘貼牢固，絲的散熱性能好，橫向效應(yīng)系數(shù)也較低，和絲繞式應(yīng)變片相比，箔式片有下列優(yōu)點(diǎn)：
a.隨著光刻技術(shù)的發(fā)展，箔式片能保證尺寸準(zhǔn)確、線條均勻，故靈敏系數(shù)分散性小。尤其突出的是能制成柵長(zhǎng)很�。ㄈ� 0.2mm）或敏感柵圖案特殊的應(yīng)變片。
b.箔式片柵絲截面為矩形，故柵絲周表面積大，因而散熱性好。這樣，在相同截面積下，允許通過的電流較絲繞式片的大（φ 0.025mm 的康銅比繞式應(yīng)變片允許電流以約35ma，箔式片可大幾倍），使測(cè)量電路有輸出較大信號(hào)的可能。另外，表面積大使附著力增加，有利于變形傳遞，因而增加了測(cè)量的準(zhǔn)確性。
c.箔式片敏感柵橫向部分的線條寬度比縱向部分的大得多，因而單位長(zhǎng)度的電阻（ζ），也小很多，使箔式片橫向效應(yīng)很小

ID:462768 · 發(fā)表于 2021-8-2 00:04

實(shí)在是妙，又看了一遍，把共同擁有的的屬性給抵消，剩下獨(dú)有的屬性。
通俗，字少，數(shù)學(xué)公式少，名詞少，圖少，精華。

ID:462768 · 發(fā)表于 2021-8-2 00:10

軒轅頂托發(fā)表于 2021-8-1 16:23
電阻應(yīng)變片也稱電阻應(yīng)變計(jì),簡(jiǎn)稱應(yīng)變片或應(yīng)變計(jì)，是由敏感柵等構(gòu)成用于測(cè)量應(yīng)變的元件。它能將機(jī)械構(gòu)件上應(yīng) ...

資料難得

ID:420836 · 發(fā)表于 2021-8-2 09:04

惠斯通電橋利用四個(gè)具有特定阻值的電阻組成一個(gè)對(duì)電阻變化非常敏感的平衡電路，當(dāng)四個(gè)電阻中的任何一個(gè)電阻發(fā)生變化時(shí)，電橋的輸出都會(huì)發(fā)生變化。輸出饋送到具有高增益的運(yùn)算放大器進(jìn)行放大。

ID:883242 · 發(fā)表于 2021-8-2 14:38

m2006410 發(fā)表于 2021-8-2 00:04
實(shí)在是妙，又看了一遍，把共同擁有的的屬性給抵消，剩下獨(dú)有的屬性。
通俗，字少，數(shù)學(xué)公式少，名詞少，圖 ...

能說出這樣的話，你是真的理解了。

ID:1021614 · 發(fā)表于 2022-11-3 16:19

學(xué)習(xí)、標(biāo)記，以便日后重新瀏覽！

ID:668004 · 發(fā)表于 2023-4-16 08:31

Hephaestus 發(fā)表于 2021-7-31 12:14

這個(gè)動(dòng)圖好經(jīng)典

ID:668004 · 發(fā)表于 2023-4-16 08:34

Hephaestus 發(fā)表于 2021-7-31 16:46
你還是沒弄明白，應(yīng)變片電阻并不微弱，也不難以檢測(cè)。常見溫度傳感器Pt100溫度變化1度才變化0.39歐姆，通 ...

大師不要賣關(guān)子

ID:668004 · 發(fā)表于 2023-4-16 08:48

Hephaestus 發(fā)表于 2021-7-31 11:52
你看到的介紹和沙發(fā)的評(píng)論全都是錯(cuò)誤的。電阻值很容易測(cè)量，比如溫度測(cè)量最常用用Cu50（常溫）PT100（300度 ...

那珠寶電子秤這種臂式的傳感器是結(jié)成哪種模式？常用的是那種模式呢

ID:668004 · 發(fā)表于 2023-4-16 08:49

Hephaestus 發(fā)表于 2021-7-31 11:52
你看到的介紹和沙發(fā)的評(píng)論全都是錯(cuò)誤的。電阻值很容易測(cè)量，比如溫度測(cè)量最常用用Cu50（常溫）PT100（300度 ...

1.這樣三個(gè)應(yīng)變片的溫度系數(shù)就被消掉了-----------這個(gè)到底是怎么抵消的？

ID:668004 · 發(fā)表于 2023-4-16 09:10

Hephaestus 發(fā)表于 2021-7-31 12:14

我怎么感覺這個(gè)一相減永遠(yuǎn)都為0呢

ID:668004 · 發(fā)表于 2023-4-16 09:13

Hephaestus 發(fā)表于 2021-7-31 12:14

這個(gè)公式計(jì)算傳感器輸出豈不是永遠(yuǎn)等于0啊

ID:821429 · 發(fā)表于 2023-4-17 17:10

以前還沒試過多個(gè)應(yīng)變片一起用的方法，大家討論的方法非常棒，學(xué)習(xí)了

ID:1034262 · 發(fā)表于 2023-4-17 18:49

QWE4562012 發(fā)表于 2023-4-16 09:13
這個(gè)公式計(jì)算傳感器輸出豈不是永遠(yuǎn)等于0啊

有變形時(shí)應(yīng)變片電橋不平衡，這么會(huì)輸出0？

ID:460466 · 發(fā)表于 2023-4-17 21:42

本人外行。拆了一個(gè)廚房秤，本人理解為電橋中的兩個(gè)電阻一個(gè)拉伸一個(gè)壓縮，加上一定電壓電橋就會(huì)輸出一個(gè)電壓信號(hào)，由于電阻變化量微乎其微（萬(wàn)用表根本就量不出來），所以要經(jīng)過高靈敏放大電路來放大成一定范圍的電壓信號(hào)再經(jīng)A-D轉(zhuǎn)換電路等顯示出變化的數(shù)字量來。

ID:883242 · 發(fā)表于 2023-4-18 13:26

liixaofei5 發(fā)表于 2023-4-17 17:10
以前還沒試過多個(gè)應(yīng)變片一起用的方法，大家討論的方法非常棒，學(xué)習(xí)了

哪里有多個(gè)應(yīng)變片？？？一個(gè)應(yīng)變片傳感器自身內(nèi)涵至少兩個(gè)應(yīng)變片互相進(jìn)行溫度補(bǔ)償。

ID:883242 · 發(fā)表于 2023-4-18 18:01

ahkeji51 發(fā)表于 2023-4-18 15:21
“你看到的介紹和沙發(fā)的評(píng)論全都是錯(cuò)誤的�！辈粐�(yán)肅。電阻測(cè)量的本質(zhì)是基于R/I的轉(zhuǎn)換（如萬(wàn)用表電阻檔） ...

你就不會(huì)用自己的腦子說話？抄書也想讓我回復(fù)你那是做夢(mèng)，更何況你抄的還是過時(shí)的無(wú)效的東西。

ID:668004 · 發(fā)表于 2023-8-7 18:51

Hephaestus 發(fā)表于 2021-7-31 18:51
算了，中文的文檔都是體制內(nèi)為了晉升故意灌水，根本沒法看，英文的文檔我覺得你看不懂，我拿9樓的圖解釋 ...

這里沒看懂溫度對(duì)阻值的影響

ID:1085441 · 發(fā)表于 2023-8-7 19:41

Hephaestus 發(fā)表于 2021-7-31 11:52
你看到的介紹和沙發(fā)的評(píng)論全都是錯(cuò)誤的。電阻值很容易測(cè)量，比如溫度測(cè)量最常用用Cu50（常溫）PT100（300度 ...

有點(diǎn)明白了，學(xué)習(xí)了

ID:460466 · 發(fā)表于 2023-8-7 20:05

廚房秤就是用應(yīng)變片壓力傳感器吧？但是這個(gè)電阻變化太微小了，一般萬(wàn)用表量不出來，有專用集成電路處理

ID:460466 · 發(fā)表于 2023-8-7 20:14

常見的廚房秤傳感器就是應(yīng)變片電橋電路吧？壓力變化時(shí)電阻值確實(shí)變化很小，萬(wàn)用表根本就反映不出來。必須有專用集成電路處理這種微笑的電阻變化，使之和壓力對(duì)應(yīng)起來

ID:883242 · 發(fā)表于 2023-8-9 12:56

QWE4562012 發(fā)表于 2023-8-7 18:51
這里沒看懂溫度對(duì)阻值的影響

15樓已經(jīng)這么具體了，還是看不懂的話，你還是回去完成九年義務(wù)教育吧。

ID:883242 · 發(fā)表于 2023-10-30 21:58

海闊天空8 發(fā)表于 2023-8-7 20:14
常見的廚房秤傳感器就是應(yīng)變片電橋電路吧？壓力變化時(shí)電阻值確實(shí)變化很小，萬(wàn)用表根本就反映不出來。必須有 ...

多讀幾遍我在15樓的發(fā)言，不是變化很小，而是要把溫度引起的變化和應(yīng)力引起的變化分隔出來。

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