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实验二 应变式压力传感器的制作、实验目的掌握应变式压力传感器的工作原理和制作方法。二、实验设备数字万用表;试件;电阻应变片;KH502;丙酮;乙醇;脱脂棉;镊子;砂布;放大 镜;白布带;胶带;白胶布等。三、实验原理将应变片粘固在弹性元件或需要测量变形的物体表面上。在外力作用下,电阻丝即同弹 性件一起变形,其电阻值发生相应的变化。由此,将被测量转换为电阻变化。由于电阻值R = p厶/儿其中长度厶,截面积A,电阻率p均将随电阻丝的变化而变化。而L, A,p的变化又将引起R的变化。当每一可变因素分别有一增量dL, dA, dp时,所引起的电阻增量为:dRdR dR dR 瓦dL+丽dA+即dp式中A = nr2,则电阻的相对变化:dR dL 2dr dp=1R L 丫 p 式中必/厶=电阻丝轴向相对变形,或纵向应变。 dr/r电阻丝径向相对变形,或称横向应变。当电阻丝沿轴向伸长时,必沿径向缩小,两者之间的关系为dr dL=V rL式中v电阻丝材料的泊桑比:dp/p = Aa = XEe 电阻丝电阻率相对变化;E电阻丝材料的弹性模量;入一压阻系数。则有:dR=8 + 2V8 + XEs = (1 + 2v + AE)e由于久E很小,对同一材料,1 + 2卩是常数,则dRY = (1 + 2吹由此表明了电阻相对变化率与应变成正比。四、实验步骤一)传感器弹性元件的设计;受力弹性元件设计为圆筒形,见图,基本参数为P=100KN,材料:40Cr。技术要求:调质处理。弹性元件的径向尺寸主要根据强度条件确定,假如最大载荷为P,材料的许用应力为6, 则弹性元件承载面积F应为:F = P/0。弹性元件为圆筒体,可根据结构需要先选定外径D或内径d,然后由下式确定d或D:.144Pd = ID2 F = ID2 -兀no4F4FD = Id2 = I+ d2弹性元件高度 H 的确定,要考虑弹性元件的应力分布均匀,稳定性及动态特性。为了 保证弹性元件中部贴片截面的应力分布均匀,根据圣维南原理,应使圆筒体高度HA(D d) + 厶。二)电阻应变片的粘贴、布片:1、根据试件的大小、工作温度和受力情况,选出合适的应变片。2、用放大镜和万用表选择没有短路、断路、气泡等缺陷,和丝栅排列均匀,表面光滑 的应变片,测量出同一阻值的应变片,其阻值误差不超过0.2Q,准备若干片。3、用细纱布将粘贴片的试件表面打成与应变片轴向成45角的交叉纹路,以提高粘贴强 度和测量精度。4、用镊子将脱脂棉粘丙酮清洗表面,直至油和污物全部清除为止。5、定位与布片。贴四片应变片,如图所示,为使应变片粘贴位置准确无误,需用纸划 出与应变片大小相等的空穴,然后贴在元件表面。6、粘贴。在无灰尘的条件下,用清洁的小螺丝刀取少量KH502胶,均匀地涂于空穴 上(单向涂布,以防止气泡进入)然后在应变片的反面也图一层均匀的胶,対正位置贴上; 用手指单方向按压,以赶出气泡和余胶,直至粘牢为止。然后在室温下静放24 小时后,自 然干燥。7、组桥与接线。将干燥后的电阻应变片用万用表检查有无短路、短路,并测出其绝缘 电阻必须大于200MQ (长期20MQ以上,低于此值将会严重影响测量稳定性。达不到要求重 新贴片。检查无误后测量);对于静态短期测量,不低于100MQ;对于动态测量允许适当降 低,但应在20MQ以上,按图焊接成全桥。用万用表检查绝缘及通路。检查两对角线阻值是 否相等(最大误差不应超过1Q),否则应变仪调不平。8、根据不同的使用环境采用不同的保护及防潮方法,如环境较好并短期使用一般采用 石蜡涂料(石蜡4050%,松香3530%,凡士林15%)或硅橡胶(701、 702 或 703)涂于传 感器的外表面。防水、防潮、防油。封好后待用。
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