第三章 力及压力测量-应变片
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应变片式压力传感器工作原理应变片式压力传感器是一种常用的压力测量设备,它通过检测物体受力而产生的应变来测量压力大小。
其工作原理基于材料力学中的应变-应力关系。
应变片式压力传感器的工作原理可以分为两个主要步骤:应变测量和压力计算。
首先,应变片感知物体受力后产生的应变。
应变片是一种特殊的电阻材料,通常由金属或半导体材料制成。
当物体受力时,应变片会发生微小的形变,从而产生应变。
应变片上的电阻值会随着应变的变化而发生相应的变化。
为了测量应变片上电阻的变化,常用的方法是采用电桥电路。
电桥电路由四个电阻组成,其中一个电阻是变化的应变片电阻,其余三个电阻是固定的。
当应变片受到应变时,电桥电路中的电阻差会导致电压差的产生。
这个电压差可以通过测量电桥电路的输出电压来得到。
接下来,根据应变和压力之间的线性关系,可以通过压力传感器的校准曲线来将输出电压转换为压力值。
校准曲线可以通过实验测量获得,将已知压力值与输出电压值进行对应,获得一个压力-电压的关系曲线。
当测量到的输出电压通过校准曲线转换后,就可以得到物体所受的压力值。
应变片式压力传感器的精度和灵敏度主要取决于应变片的材料和几何形状。
常用的应变片材料有金属(如钢、铜、铝)和半导体材料(如硅)。
不同的材料具有不同的力学性质,因此适用于不同范围的压力测量。
此外,应变片的形状和布局也会影响传感器的灵敏度和响应速度。
需要注意的是,应变片式压力传感器在使用过程中还需要考虑温度对其性能的影响。
由于材料的热膨胀性质,温度变化会导致应变片的形变,从而产生误差。
为了解决这个问题,常见的方法是在应变片上加热敏电阻,通过测量电阻值的变化来补偿温度的影响。
应变片式压力传感器通过检测物体受力而产生的应变来测量压力大小。
其工作原理基于应变测量和压力计算两个步骤。
通过测量应变片上电阻的变化,并将输出电压转换为压力值,可以实现对压力的准确测量。
在实际应用中,还需要考虑材料的选择和温度补偿等因素,以提高传感器的性能和精度。
应变片测压应变
应变片测压应变的工作原理是将应变片粘贴在受力的物体表面,当物体发生形变时,应变片会感应到形变并产生相应的电压变化。
这个电压变化与物体的形变成正比关系,因此可以通过测量电压变化来计算物体的形变量。
具体来说,应变片是一种电阻应变计,它由金属丝构成,当金属丝受到拉力或压力作用时,其电阻值会发生变化。
这个电阻变化与金属丝所受的力成正比关系。
因此,将应变片粘贴在物体表面,当物体受到压力作用时,应变片会感应到物体的形变并产生相应的电阻变化。
通过测量电阻变化,可以计算出物体所受的压力大小。
常用的测量方法是使用电桥电路将应变片的电阻变化转换成电压信号,然后通过后续的信号处理和计算得到压力值。
应变片测压应变具有测量准确、响应速度快、使用方便等优点,因此在压力测量领域得到了广泛应用。
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应变片工作原理应变片是一种常见的传感器,用于测量物体在力或压力作用下的应变情况。
它具有简单、灵敏、可靠等特点,在工程领域得到广泛应用。
下面将详细介绍应变片的工作原理。
一、应变片的结构和材料应变片通常由金属箔片制成,常见的材料有金属铜、铬镍合金等。
它的结构一般呈网格状或螺旋状,有时也会采用细线或导电胶片等形式。
应变片的尺寸和形状可以根据实际需要进行设计和制造。
二、应变片的工作原理应变片的工作原理基于金属的电阻随应变发生变化的特性。
当物体受到力或压力作用时,应变片会发生形变,导致其内部电阻发生变化。
根据应变片的电阻与应变之间的线性关系,可以通过测量电阻值的变化来确定物体所受力或压力的大小。
三、应变片的电桥测量原理为了提高应变片的灵敏度和准确度,通常将多个应变片组合成电桥进行测量。
电桥是由四个电阻组成的电路,其中两个电阻是固定的,另外两个电阻是应变片。
当物体受到力或压力作用时,应变片的电阻发生变化,导致电桥不平衡,产生电桥输出信号。
通过测量电桥输出信号的大小和方向,可以确定物体所受力或压力的大小和方向。
四、应变片的灵敏度和精度应变片的灵敏度和精度是衡量其性能的重要指标。
灵敏度是指应变片电阻变化与应变之间的关系,通常用单位应变引起的电阻变化来表示。
精度是指应变片测量结果与实际值之间的偏差,通常用百分比或小数表示。
为提高应变片的灵敏度和精度,需要注意以下几点:1.选择合适的应变片材料和结构,使其具有较大的应变灵敏度。
2.正确安装应变片,使其与被测物体紧密接触,避免应变传递的损失。
3.使用合适的电桥电路和测量仪器,提高测量的准确度和稳定性。
4.进行校准和调试,确保应变片的测量结果与实际值相符。
五、应变片的应用领域应变片具有广泛的应用领域,常见的应用包括:1.结构应变测量:用于测量建筑、桥梁、航天器等结构的应变情况,评估其安全性和可靠性。
2.力学实验:用于测量材料的应力-应变关系、材料的弹性模量等力学性能参数。
第三章1.什么是真值?什么是约定真值?相对真值?答:真值是一个变量本身所具有的真实值,它是一个理想的概念,一般是无法得到的。
所以在计算误差时,一般用约定真值或相对真值来代替。
约定真值是一个接近真值的值,它与真值之差可忽略不计。
实际测量中以在没有系统误差的情况下,足够多次的测量值之平均值作为约定真值。
相对真值是指当高一级标准器的误差仅为低一级的1/3~1/20时,可认为高一级的标准器或仪表示值为低一级的相对真值。
2.什么叫仪表的基本误差、测量误差和附加误差?有何区别?答:仪表的基本误差是指在规定条件下仪表的误差。
仪表在制造厂出厂前,都要在规定的条件下进行校验。
规定条件一般包括环境温度、相对湿度、大气压力、电源电压、电源频率、安装方式等。
仪表的基本误差是仪表本身所固有的,它与仪表的结构原理,元器件质量和装配工艺等因素有关,基本误差的大小常用仪表的精度等级来表示。
使用仪表测量参数时,测量的结果不可能绝对准确。
这不仅因为仪表本身有基本误差,而且还因为从开始测量到最后读数,要经过一系列的转换和传递过程,其中受到使用条件、安装条件、周围环境等一系列因素影响,也要产生一定的误差。
所以在很多情况下,仪表的显示数值与标准值(真实值)之间存在着一个差值,这个差值称为测量误差。
通常情况下,仪表的测量误差大于基本误差,因为测量过程还产生-二些附加误差。
附加误差是仪表在非规定的参比工作条件下使用时另外产生的误差。
如电源波动附加误差,温度附加误差等。
3.什么是仪表的反应时间?用什么方法表示?答:当用仪表对被测量进行测量时,被测量突然变化以后,仪表指示值总要经过一段时间后才能准确地显示出来。
反应时间就是用来衡量仪表能不能尽快地反应出参数变化的品质指标。
反应时间的长短,实际上反映了仪表动态特性的好坏。
反应时间的表示方法有两种。
(1)当输入信号突然变化一个数值后,输出信号将由原始值逐渐变化到新稳态值。
仪表的输出信号(即指示值)由开始变化到新稳态值的63.2%所用的时间,即为反应时间。
应变片的原理及应用1. 应变片的原理应变片(Strain Gauge)是一种电阻型传感器,主要用于测量物体的应变。
应变片通过被称为应变的物理量来检测应变,应变是指物体在受到力或外力作用下发生的长度变化。
应变片的原理建立在所谓的电阻应变效应上。
电阻应变效应是指当应变片受到应变时,其内部电阻发生变化。
这是因为应变片通常由金属箔片制成,当应变作用在金属表面时,金属的形状会发生改变,从而改变了金属箔片的长度和面积,进而改变了它的电阻。
应变片通常包含一个金属箔片电阻,通过粘贴或焊接到需要测量应变的物体上。
当应变作用在物体上时,应变片内部的电阻发生变化。
这个变化可以通过通过变化的电阻值来测量。
2. 应变片的应用应变片被广泛应用于工程和科学领域,用于测量材料的应变和压力、负荷等力学量。
以下是一些常见的应变片应用:2.1 压力传感器应变片被用作压力传感器的核心组件。
应变片可以将物体受到的压力转换成电信号。
通过测量应变片的电阻变化,可以得到物体受到的压力大小。
这种技术在工业领域、汽车工程和航空航天等领域中被广泛应用。
2.2 应力分析应变片可以用于应力分析,即测量物体受到的内部力的大小和分布情况。
通过将应变片粘贴或焊接到需要测量的物体表面上,可以测量物体在受力条件下的应变情况。
结合物体的几何形状,可以计算出物体受力的大小和方向。
2.3 称重传感器应变片被广泛应用于称重传感器领域。
通过将应变片安装在称重装置上,可以测量出物体的重量。
当物体放在称重装置上时,应变片受到物体重力的作用,从而发生应变。
通过测量应变片的电阻变化,可以得到物体的重量值。
2.4 疲劳测试应变片在材料和结构疲劳测试中也发挥着重要的作用。
通过测量应变片在材料或结构受到循环载荷作用下的变化,可以分析材料或结构的疲劳性能。
2.5 雷达、声纳应变片可用于雷达和声纳系统中,用于测量天线或声纳振动的应变变化。
通过测量应变片的电阻变化,可以得到天线或声纳振动的变化情况,从而实现对目标的检测和追踪。
应变片测试原理及在实际工程中的应用应变片是一种用于测量物体变形和应力的传感器。
它由一个薄而灵活的材料制成,常用的材料包括金属,如铜和铬镍合金,以及聚合物,如聚酰胺。
当物体受到力或压力时,应变片发生形变,形成应变,然后应变片根据形变的大小产生电阻或电压的变化。
应变片的工作原理是基于金属材料的一个重要性质,即电阻随着其长度和横截面积的变化而改变。
当应变片受到外力作用时,它会发生形变,长度和横截面积会发生变化,导致电阻值发生变化。
一般情况下,应变片的电阻值与应变成正比,可以通过测量电阻值的变化来确定应变的大小。
在实际工程中,应变片被广泛应用于应力和变形的测量。
下面是一些常见的应用例子:1.结构工程:应变片可以用于测量建筑物、桥梁、隧道等结构体的应力分布和变形情况。
通过安装在结构体上的应变片,可以实时监测结构体的受力状况,从而判断其是否超过了设计极限。
2.汽车工业:应变片可以用于测量汽车结构中的应力和变形,在汽车碰撞测试中起到重要作用。
通过安装在车身、座椅等部位的应变片,可以检测到碰撞力的传递路径和程度,为汽车的安全设计提供重要参考。
3.航空航天工业:应变片在航空航天领域被广泛应用于机身、机翼、发动机等部件的应力和变形测量。
通过在关键部位安装应变片,可以对飞行器在恶劣环境下的应力状况进行监测,为结构设计和材料选择提供指导。
4.压力传感器:应变片可以用于制作压力传感器,常见的例子是称重传感器。
应变片被安装在称重传感器的弹性结构上,当物体施加在传感器上时,结构会发生弯曲形变,导致应变片发生形变,进而测量出物体的重量。
总之,应变片测试原理是基于材料的电阻随长度和横截面积变化的特性,当受到力或压力时,应变片会发生形变,产生电阻或电压的变化。
在实际工程中,应变片广泛应用于结构工程、汽车工业、航空航天工业以及压力传感器等领域,用于测量应力和变形,为设计和生产提供重要参考。
《热能与动力工程测试技术》试题I姓名:学号:专业:得分:一、填空题(填空题(2020分,每空1分)1.1.和共同表达了测量系统的频率响应特性。
和共同表达了测量系统的频率响应特性。
2.2.与之差称为误差。
与之差称为误差。
3.3.当激光照射到跟随流体一起运动的微粒上时,与之间的频率偏离量称作多普勒频移。
当激光照射到跟随流体一起运动的微粒上时,与之间的频率偏离量称作多普勒频移。
4.4.电磁流量计(简称电磁流量计(简称EMF EMF)是基于进行工作的。
)是基于进行工作的。
5.光电式转速传感器是利用光电元件对光的敏感性来测量转速的,可分为、两种。
6.6.测振系统分为、以及。
测振系统分为、以及。
7.7.传声器是一种声传声器是一种声传声器是一种声--电信号转换器件,有、和等种类。
8.8.温标有、温标有、、和四种。
9.9.就大多数测量而言,其随机误差都服从规律。
就大多数测量而言,其随机误差都服从规律。
二、是非题(是非题(1010分,每题2分)1.振动测量的主要参数为位移、速度、加速度。
()2.从本质上讲,液位测量是一门检测气体-液体之间分界面的技术。
()3.3.差压式液位计的理论依据是可压缩流体(液体)的静力学原理。
差压式液位计的理论依据是可压缩流体(液体)的静力学原理。
()4. A 计权网络模拟人耳40phon 等响度曲线设计,主要衰减人耳不敏感的低频声音,对中频段声音有一定衰减。
()5. 声功率级不能直接测得,可在一定条件下利用声压级进行换算。
()三、简答题(共35分)1.1.测量系统的输出量与输入量之间关系可采用传递函数表示,测量系统的输出量与输入量之间关系可采用传递函数表示,试说明串联环节、并联环节及反馈联接的传递函数的表示方法。
(10分)2.2.什么叫做传递误差?为何测量系统中采用负反馈可以提高测量精度?(什么叫做传递误差?为何测量系统中采用负反馈可以提高测量精度?(什么叫做传递误差?为何测量系统中采用负反馈可以提高测量精度?(1010分)分)3.3.试说明为何水银温度计可作为精密标准温度计?(试说明为何水银温度计可作为精密标准温度计?(试说明为何水银温度计可作为精密标准温度计?(55分)分)4.4.简述光纤流量计和超声波流量计的工作原理、特点。