標(biāo)題: 應(yīng)變片測量的原理是啥？ [打印本頁]
作者: m2006410    時(shí)間: 2021-7-31 10:26
標(biāo)題: 應(yīng)變片測量的原理是啥？

介紹說，應(yīng)變片不能直接用表測量，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？
作者: munuc_w    時(shí)間: 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，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)變成電信號的變化，有了電信號，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。
作者: Hephaestus    時(shí)間: 2021-7-31 11:52
你看到的介紹和沙發(fā)的評論全都是錯誤的。電阻值很容易測量，比如溫度測量最常用用Cu50（常溫）PT100（300度以下）就是測量電阻。

應(yīng)變片最大的問題是溫度系數(shù)非�？植溃绻苯訙y量電阻值，你都不知道你到底測量是壓力還是溫度。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，對側(cè)受力方向相同，兩組對側(cè)受力方向相反。這么說你能明白了吧！
作者: Hephaestus    時(shí)間: 2021-7-31 12:14


作者: munuc_w    時(shí)間: 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)的評論全都是錯誤的。電阻值很容易測量，比如溫度測量最常用用Cu50（常溫）PT100（300度 ...

應(yīng)變片不用來測量電阻的，大都是組成電橋測壓力的。電橋輸出的信號是電阻值嗎？
作者: m2006410    時(shí)間: 2021-7-31 12:51
腦脹，休息一下在看，
作者: dj3365191    時(shí)間: 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量方式。
作者: Hephaestus    時(shí)間: 2021-7-31 13:15
munuc_w 發(fā)表于 2021-7-31 12:47
應(yīng)變片不用來測量電阻的，大都是組成電橋測壓力的。電橋輸出的信號是電阻值嗎？

應(yīng)變片就是測量電阻，但是不能直接測量電阻是因?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。
作者: Hephaestus    時(shí)間: 2021-7-31 13:23
作者: m2006410    時(shí)間: 2021-7-31 13:46
本帖最后由 m2006410 于 2021-7-31 14:03 編輯

謝謝回復(fù)，
作者: Hephaestus    時(shí)間: 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？

你的圖顯然是錯誤的，缺乏溫度補(bǔ)償應(yīng)變片。
作者: m2006410    時(shí)間: 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)了微弱信號難以檢測的情況下，實(shí)現(xiàn)了放大，變得可以測量
作者: Hephaestus    時(shí)間: 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。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。
作者: m2006410    時(shí)間: 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。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
作者: Hephaestus    時(shí)間: 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度阻值就會變成10k，所以直接測量應(yīng)變片的電阻根本測不出壓力，只能測出溫度。

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！
作者: m2006410    時(shí)間: 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，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！
作者: 軒轅頂托    時(shí)間: 2021-8-1 16:23
電阻應(yīng)變片也稱電阻應(yīng)變計(jì),簡稱應(yīng)變片或應(yīng)變計(jì)，是由敏感柵等構(gòu)成用于測量應(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為測點(diǎn)處應(yīng)變，為無量綱的量，但習(xí)慣上仍給以單位微應(yīng)變，常用符號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ε與電阻變化率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），使測量電路有輸出較大信號的可能。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，因而單位長度的電阻（ζ），也小很多，使箔式片橫向效應(yīng)很小
作者: m2006410    時(shí)間: 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。
作者: m2006410    時(shí)間: 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),簡稱應(yīng)變片或應(yīng)變計(jì)，是由敏感柵等構(gòu)成用于測量應(yīng)變的元件。它能將機(jī)械構(gòu)件上應(yīng) ...

資料難得
作者: TTQ001    時(shí)間: 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。
作者: Hephaestus    時(shí)間: 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。
作者: Frank660405    時(shí)間: 2022-11-3 16:19
學(xué)習(xí)、標(biāo)記，以便日后重新瀏覽！
作者: QWE4562012    時(shí)間: 2023-4-16 08:31
Hephaestus 發(fā)表于 2021-7-31 12:14

這個(gè)動圖好經(jīng)典  
作者: QWE4562012    時(shí)間: 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。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
作者: QWE4562012    時(shí)間: 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)的評論全都是錯誤的。電阻值很容易測量，比如溫度測量最常用用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
作者: QWE4562012    時(shí)間: 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)的評論全都是錯誤的。電阻值很容易測量，比如溫度測量最常用用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？
作者: QWE4562012    時(shí)間: 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
作者: QWE4562012    時(shí)間: 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
作者: liixaofei5    時(shí)間: 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
作者: coody_sz    時(shí)間: 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，這么會輸出0？
作者: 海闊天空8    時(shí)間: 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輸出一個(gè)電壓信號，由于電阻變化量微乎其微（萬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再經(jīng)A-D轉(zhuǎn)換電路等顯示出變化的數(shù)字量來。
作者: Hephaestus    時(shí)間: 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。
作者: Hephaestus    時(shí)間: 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)的評論全都是錯誤的�！辈粐�(yán)肅。電阻測量的本質(zhì)是基于R/I的轉(zhuǎn)換（如萬用表電阻檔） ...

你就不會用自己的腦子說話？抄書也想讓我回復(fù)你那是做夢，更何況你抄的還是過時(shí)的無效的東西。
作者: QWE4562012    時(shí)間: 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  溫度對阻值的影響
作者: cnfloatleaf    時(shí)間: 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)的評論全都是錯誤的。電阻值很容易測量，比如溫度測量最常用用Cu50（常溫）PT100（300度 ...

有點(diǎn)明白了，學(xué)習(xí)了
作者: 海闊天空8    時(shí)間: 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，一般萬用表量不出來，有專用集成電路處理

廚房秤傳感器.jpg (258.53 KB, 下載次數(shù): 91)

廚房秤傳感器.jpg
作者: 海闊天空8    時(shí)間: 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，使之和壓力對應(yīng)起來

廚房秤傳感器.jpg (258.53 KB, 下載次數(shù): 100)

廚房秤傳感器.jpg
作者: Hephaestus    時(shí)間: 2023-8-9 12:56
QWE4562012 發(fā)表于 2023-8-7 18:51
這里沒看懂  溫度對阻值的影響

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。
作者: Hephaestus    時(shí)間: 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。
作者: Hephaestus    時(shí)間: 2025-5-27 03:56
海闊天空8 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，一般萬用表量不出來，有專用集成電路處理

你不測試一下就不要信口開河。
作者: GlenXu    時(shí)間: 2025-5-28 08:53
這是固體材料力學(xué)的原理，樓上大家都把測量講的很清楚了，
這里補(bǔ)充點(diǎn)“原理”：
當(dāng)彈性固體放生形變時(shí)，材料內(nèi)部和外部的應(yīng)力是按一定的梯度分布的，所以，材料表面的形變比例，可以代表應(yīng)力集合的比例，通過表面應(yīng)力間接反映了材料某個(gè)方向的受力。
作者: 源洋川    時(shí)間: 2025-5-28 11:07
惠斯通電橋通過 差分輸出 和 橋臂協(xié)同變化 顯著提升了應(yīng)變片信號的靈敏度和抗干擾能力，解決了直接放大導(dǎo)致的信噪比不足問題。后續(xù)放大電路只需處理“純凈”的差分信號，從而實(shí)現(xiàn)高精度測量。
作者: keemee    時(shí)間: 2025-5-28 12:34
就是電橋測量，組成電橋的元件具有類似的溫度系數(shù)，環(huán)境溫度變化時(shí)，不會漂移太多，相對精確一些
作者: 海闊天空8    時(shí)間: 2025-5-28 12:56
Hephaestus 發(fā)表于 2021-7-31 11:52
你看到的介紹和沙發(fā)的評論全都是錯誤的。電阻值很容易測量，比如溫度測量最常用用Cu50（常溫）PT100（300度 ...

壓力應(yīng)變片吧？廚房秤只有一個(gè)應(yīng)變片。一般體重秤4個(gè)，我最關(guān)心的是它的穩(wěn)定性如何？廚房秤每次開機(jī)都有個(gè)調(diào)零校準(zhǔn)過程。不知體重秤是如何較準(zhǔn)的？
作者: 海闊天空8    時(shí)間: 2025-5-28 13:02
Hephaestus 發(fā)表于 2021-7-31 18:51
算了，中文的文檔都是 ...

電子血壓表的傳感器是氣壓傳感器吧？他檢測壓力變成的電脈沖吧？它的穩(wěn)定性如何？
作者: 海闊天空8    時(shí)間: 2025-5-28 13:13
Hephaestus 發(fā)表于 2025-5-27 03:56
你不測試一下就不

一端固定一端施壓上下兩個(gè)面不是一面拉伸一面壓縮嗎？請你指出錯誤。
作者: 15962    時(shí)間: 2025-5-28 16:08
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量方式。
作者: Hephaestus    時(shí)間: 2025-6-2 23:27
15962 發(fā)表于 2025-5-28 16:08
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量物 ...

前面的都解釋得很清楚了，不要說廢話耽誤別人時(shí)間。
作者: 1763333333    時(shí)間: 2025-6-9 10:55
舉個(gè)栗子：應(yīng)變片電阻變 0.1Ω ，直接測電壓變化可能只有幾微伏，放大電路一放大，噪聲也跟著放大，根本沒法用；但惠斯通電橋能把這 0.1Ω 變化轉(zhuǎn)化成毫伏級電壓差，再配合儀表放大器，就能干凈利落地測出應(yīng)變
作者: rundstedt    時(shí)間: 2025-6-9 16:36
1763333333 發(fā)表于 2025-6-9 10:55
舉個(gè)栗子：應(yīng)變片電阻變 0.1Ω ，直接測電壓變化可能只有幾微伏，放大電路一放大，噪聲也跟著放大，根本沒 ...

完全錯誤，惠斯通電橋靈敏度不可能超過直接測電阻。



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