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力傳感器的疑難解答

力傳感器的組成是什么？
答：力傳感器主要由力敏感元件、轉(zhuǎn)換元件和測量、顯示電路組成。
彈性敏感元件的作用是什么？其分類有幾種？各有何特點(diǎn)？
答：
作用：彈性敏感元件的作用是把力或壓力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變或位移，然后再轉(zhuǎn)換電路將應(yīng)變或位移轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
分類：（1）力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變或位移的變換力的彈性敏感元件
（2）壓力轉(zhuǎn)換為應(yīng)變或位移的變換壓力的彈性敏感元件
特點(diǎn)：
變換力的彈性敏感元件
圓柱式：結(jié)構(gòu)簡單，可承受較大的載荷，便于加工，實(shí)心圓柱形可測量大于10kN的力，空心圓柱形可測量1~10kN的力，且應(yīng)力變化均勻。
圓環(huán)式：圓環(huán)式的敏感元件比圓柱式輸出的位移大，因而具有較高的靈敏度，適用于測量較小的力。
懸臂梁式：它的一端固定，一端自由，結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，應(yīng)變和位移較大，適用測量1~5kN的力。
壓力的彈性敏感元件
彈簧管：C形彈簧管的一端密封但不固定，成為自由端，另一端連接在管接頭上且固定，流體壓力通過管接頭進(jìn)入彈簧管后，在壓力F作用下，彈簧管的橫截面力圖變成圓形截面，截面的短軸力圖伸長。使彈簧管趨向伸直，一直伸展到管彈力與壓力的作用相平衡為止。這樣自由端便產(chǎn)生了位移。通過測量位移的大小，比可得到壓力的大小。
波紋管：波紋管的軸向在流體壓力作用極易變形，有較高的靈敏度。
波紋膜片和膜盒：線性度好，靈敏度高及各種誤差小。
薄壁圓筒：筒壁均勻受力，并均勻向外擴(kuò)張，所以在管壁的軸線方向產(chǎn)生拉伸力和應(yīng)變力。
電阻應(yīng)變式傳感器的工作原理是什么？它是如何測量試件的應(yīng)變的？
答：工作原理：通過一定的機(jī)械裝置將被測量轉(zhuǎn)化成彈性元件的變形，然后由電阻應(yīng)變片將變形轉(zhuǎn)換成電阻的變化，再通過測量電路進(jìn)一步將電阻的改變轉(zhuǎn)換成電壓或電流信號(hào)輸出。
測試原理：測試時(shí)，將應(yīng)變片用粘接劑牢固的粘貼在被測試件的表面上，隨著試件受力變形，應(yīng)變片的敏感柵也獲得同樣的變形，從而使其電阻隨之發(fā)生變化，而此電阻的變化是與試件應(yīng)變成比例的，因此如果通過一定的測量線路將這種電阻的變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流變化，然后再用顯示記錄儀表將其顯示記錄下來，就能知道被測試件應(yīng)變量的大小。
電阻應(yīng)變式傳感器的測量電路有哪些？各有何特點(diǎn)？
答：恒壓源供電的直流電橋
特點(diǎn)：當(dāng)被測量無變化時(shí)，電橋平衡，輸出為零。當(dāng)測量發(fā)生變化時(shí)，電橋平衡被打破，有電壓輸出，輸出的電壓與被測量的變化成比例。
恒流源供電的直流電橋
特點(diǎn)：當(dāng)橋臂電阻發(fā)生變化時(shí)，電橋有輸出，輸出大小與橋臂電阻變化成正比。
電阻應(yīng)變片為什么要進(jìn)行溫度補(bǔ)償？補(bǔ)償方法有哪些？
答：電阻應(yīng)變片傳感器是靠電阻值來來度量應(yīng)變的，所以希望它的電阻只隨應(yīng)變而變，不受其它因素的影響。但實(shí)際上，雖然用作電阻絲材料的銅、康銅溫度系數(shù)很小(大約在=(2.5～5.0)×10-5/℃)，但與所測應(yīng)變電阻的變化比較，仍屬同一量級(jí)。如不補(bǔ)償，會(huì)引起很大誤差。這種由于測量現(xiàn)場環(huán)境溫度的變化而給測量帶來的誤差，稱之為應(yīng)變片的溫度誤差。
補(bǔ)償方法：（1）線路補(bǔ)償。
（2）應(yīng)變片自補(bǔ)償。
應(yīng)變片的粘貼、固化和檢查工藝有哪些？
答：去污
試件表面的處理粘貼之前，應(yīng)先將試件表面清理干凈，用細(xì)砂紙將試件表面打磨平整，再用丙酮、四氯化碳或氟利昂徹底清洗試件表面的灰塵、油漬，清理面積約為應(yīng)變片的3～5倍。
粘貼
在清理的試件表面上均勻涂刷一薄層粘接劑作為底層，待其干燥固化后，再在此底層及應(yīng)變片基地的地面上均勻涂刷一薄層粘接劑，等粘接劑稍干，即將應(yīng)變片貼在畫線位置，用手指滾壓，把氣泡和多余的粘接劑擠出。注意，應(yīng)變片的底面也要清理。
粘貼后測量
從分開的端子處，預(yù)先用萬用表測量應(yīng)變片的電阻，尋找端子折斷和損壞的應(yīng)變片。
焊接
將引線和端子用烙鐵焊接起來，注意不要把端子扯斷。
固定
焊接后用膠布將引線和被測對(duì)象固定在一起，防止損壞引線和應(yīng)變片
壓電式傳感器的工作原理是什么？壓電材料有哪些？
答：原理：某些晶體受一定方向外力作用而發(fā)生機(jī)械變形時(shí)，相應(yīng)的在晶體表面產(chǎn)生符號(hào)相反的電荷，外力去掉后，電荷消失，力的方向改變時(shí)，電荷的方向也隨之改變，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。
材料：（1）石英晶體
（2）壓電陶瓷
（3）高分子壓電材料

壓電陶瓷有何特點(diǎn)？
答:壓電陶瓷是人工制造的一種多晶體電體，它由無數(shù)的單晶組成,各單晶的自發(fā)極化方向是任意排列的，因此每個(gè)單晶具有強(qiáng)的壓電性質(zhì)，但組成單晶后，各單晶的壓電效應(yīng)卻互相抵消了，所以，原始的壓電陶瓷是一個(gè)非壓電體，不具有壓電效應(yīng)。為了使壓電陶瓷具有壓電效應(yīng)，就必須進(jìn)行極化處理。所謂的極化處理就是在一定的溫度的條件下，對(duì)壓電陶瓷施加強(qiáng)電場，使極性軸轉(zhuǎn)動(dòng)到接近電場的方向，規(guī)則排列。這個(gè)方向就是壓電陶瓷的極化方向，這時(shí)壓電陶瓷就具有了壓電壓電性，在極化電場去除后，留下很強(qiáng)的剩余極化強(qiáng)度。當(dāng)壓電陶瓷受到力的作用時(shí)，極化強(qiáng)度就發(fā)生變化，在垂直于極化方向上就會(huì)出現(xiàn)電荷，所以采用壓電陶瓷的壓電式傳感器靈敏度較高。
電容式傳感器的測量轉(zhuǎn)換電路主要有哪些？
答: 常見的電容式傳感器測量轉(zhuǎn)換電路有橋式電路、調(diào)頻電路、充放電脈沖電路、運(yùn)算放大器電路等。

電感傳感器的基本原理是什么？可分成幾種類型？
答：電感傳感器的基本原理是電磁感應(yīng)原理。利用電磁感應(yīng)將被測非電量(如壓力、位移等)轉(zhuǎn)換成電感量的變化輸出，再經(jīng)測量轉(zhuǎn)換電路，將電感量的變化轉(zhuǎn)換為電壓或電流的變化，來實(shí)現(xiàn)非電量電測的。
電感傳感器的分類：根據(jù)信號(hào)的轉(zhuǎn)換原理，電感式傳感器可以分為自感式和互感式兩大類。
電感傳感器的常用的測量電路有哪些？
答：自感式傳感器常用的測量轉(zhuǎn)換電路有橋式測量電路、調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相電路，在自感式傳感器中，用得較多的是橋式測量電路和調(diào)幅電路。

差動(dòng)變壓器輸出電壓可直接用交流電壓表接在反相串聯(lián)的兩個(gè)二次繞組上測量，此時(shí)空載輸出電壓為，也可采用電橋電路來測量。

電渦流傳感器的工作原理是什么？形成電渦流的兩個(gè)必備條件是什么？
答：電渦流傳感器的工作原理是電渦流效應(yīng)。即塊狀金屬導(dǎo)體置于變化的磁場中或在磁場中做切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體內(nèi)將產(chǎn)生感應(yīng)電流，這種電流的流線在金屬體內(nèi)自行閉合，類似于水中的漩渦，所以稱為電渦流。電渦流的存在必然要消耗一部分磁場的能量，從而使激勵(lì)線圈的阻抗發(fā)生變化，這種現(xiàn)象稱為電渦流效應(yīng)。根據(jù)電渦流效應(yīng)制成的傳感器稱為電渦流傳感器。
要形成電渦流必須具備兩個(gè)條件：（1）存在交變磁場；（2）導(dǎo)體處于交變磁場中。

壓阻式壓力傳感器的工作原理是什么？主要應(yīng)用是什么？
答：壓阻式壓力傳感器的工作原理是基于壓阻效應(yīng)工作的。所謂壓阻效應(yīng)就是指半導(dǎo)體材料的受外力或應(yīng)力作用時(shí)，其電阻率發(fā)生變化的現(xiàn)象。
主要應(yīng)用是：用于壓力、加速度、重量、應(yīng)變、拉力、流量等參數(shù)的測量

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