传感器第四次作业

1、讨论金属应变传感器用于进行频率较高的动态测量时会引起什么问题？

1）金属材料的应变电阻以结构尺寸变化为主；说明要测量压力必须有形变，有形变外部就要想传感器做功，导致传感器敏感元件温度升高；温度升高就会导致电阻率改变，然后导致测量结果不准确。

2）当被测应变值随时间变化的频率很高时，需考虑应变片的动态特性。因应变片基底和粘贴胶层很薄，构件的应变波传到应变片的时间很短(估计约0.2μs)，故只需考虑应变沿应变片轴向传播时的动态响应。

设一频率为 f 的正弦应变波在构件中以速度 v 沿应变片栅长方向传播，在某一瞬时 t，应变量沿构件分布如图所示。设应变波波长为λ，则有λ= v /f。应变片栅长为l，应变片栅长与正弦应变波的波长之比愈小，相对误差δ愈小。

当进行频率f较高的动态测量时， f越大，对应的λ越小，l不变， l/λ愈大，则相对误差会愈大，测量数据越不准确。一定栅长的应变片粘贴在某种材料上的可测动态应变都有其最大频率，超出这个频率就无法测量。

2、使用应变传感器时，采用交流电桥能给测量带来什么方便，同时又带来什么问题？

答：1) 交流电桥带来的方便。

交流电桥是由电阻，电容或电感等元件组成的桥式电路，交流电桥不但可以测交流电阻，电感，电容；还可以测量材料的介电常数，电容器的介质损耗，线圈间的互感系数和耗合系数，磁性材料的磁导率和液体的电导率。并且交流电桥输出受电压的波动及漂移的影响较小；输出受环境因素（主要是温度）的影响较小；且容易校正零点。

2）交流电桥带来的问题：

交流电桥平衡要满足两个条件，即相对两臂复阻抗的模之积相等，并且其幅角之和相等。所以交流电桥的平衡比直流电桥的平衡要复杂得多。对于纯电阻交流电桥，由于应变片连接导线的分布电容，相当于在应变片上并联了一个电容，所以在调节平衡时，除使用电阻平衡装置外，还要使用电容平衡装置。

3、查阅资料，举例说明工业现场经常采用应变传感器进行哪些测量？

应变式传感器用来测加速度、压力、重量等其它物理量。

应变式压力传感器。

测量气体或液体压力的薄板式传感器，如图所示。当气体或液体压力作用在薄板承压面上时，薄板变形，粘贴在另一面的电阻应变片随之变形，并改变阻值。这时测量电路中电桥平衡被破坏，产生输出电压。

应变式加速度传感器。

由端部固定并带有惯性质量块m的悬臂梁及贴在梁根部的应变片、基座及外壳等组成。是一种惯性式传感器。测量时，根据所测振动体加速度的方向，把传感器固定在被测部位。

当被测点的加速度沿图中箭头所示方向时，固定在被测部位。当被测点的加速度沿图中箭头所示方向时，悬臂梁自由端受惯性力f=ma的作用，质量块向箭头a相反的方向相对于基座运动，使梁发生弯曲变形，应变片电阻也发生变化，产生输出信号，输出信号大小与加速度成正比。

天平称重。

传感器b的一头固定在天平底座d上，被称物体f对称盘a产生压力f1, f1使传感器产生变形，应变片受力后拉伸或压缩，电桥失去平衡，同时产生差动信号，通过输出端传送到天平的测量线路，然后由天平的线路来完成整个天平的测量过程。