差動電阻式傳感器是美國加州加利福尼亞大學的卡爾遜教授�1932年研制成功的。因�,又習慣被稱為卡爾遜式儀�。這種儀器利用張緊在儀器內(nèi)部的彈性鋼絲作為傳感器元件將儀器受到的物理量轉(zhuǎn)�?yōu)槟M�,所以國外也稱這種傳感器為彈性鋼絲式(Elastic Wire)儀��
工作原理
�1差動電阻式儀器原�
在儀器內(nèi)部采用兩根特殊固定方式的鋼絲,鋼絲經(jīng)過預�,張緊支桿上,如�1所�。當儀器受到外界的拉壓變形�,一根鋼絲受�,其電阻增加。另一根鋼絲受�,其電阻減少。測量兩根鋼絲電阻的比�,就可以求得儀器的變形�。這樣的結(jié)�(gòu)設計,使兩根鋼絲的電阻在受變形時差動變化,目的是提高儀器對變形的靈敏度,并且使變形引起的電阻變化不影響溫度的測��
溫度引起兩根鋼絲的電阻變化是同方向的,當溫度升高時兩根鋼絲的電阻都增大,而溫度降低時,兩根鋼絲的電阻則都減少。測定兩根鋼絲的串聯(lián)電阻,就可以求得儀器感受的外界溫度�
測量原理
�2差動電阻式儀器電阻效果圖
差動電阻式傳感器的讀�(shù)裝置是電阻比電橋(惠斯通型),差動電阻式儀器可以用兩個串�(lián)的電阻來表示,如�2所�。圖中R1為外圈鋼絲的電阻值,R2為內(nèi)圈鋼絲的電阻�,人工測量一般采用水工比例電�,它利用電橋測量原理測量差動電阻式儀器的總電阻R1+R2和電阻比R1/R2來計算溫度的變形�
為了能準確地測量差動式電阻儀器的電阻和電阻比,在實際應用過程�,用四芯或五芯電纜將儀器電纜接�,并采用四芯或五芯測法進行測量,盡可能清除長電纜對測量�(jié)果的影響,下面以五芯測法為例,介紹用恒流源對差動電阻式儀器的測量方法�
用恒流源測量差動電阻式儀器原理如�3所�,圖中R1、R2為差電阻式儀器兩個分線電�,r1、r2......r5分別為藍、黑、紅、綠、白五芯的芯線電�,R5為標準電�,I0為恒流電流。如圖可得出�
�3差動電阻式儀器測量原理圖
Us=I0*Rs (1)
U1=I0*R1 (2)
U2=I0*R2 (3)
U3=I0*(R1+r5) (4)
由式(1)�(2)�(3)�(4) 可得出總電阻和電阻比�
通過測量U1,U2,U3和Us,即可利用式(5)� (6)�(7)進行計算
差阻式儀器因其防�、長期測量穩(wěn)定可靠、測試方法簡�、絕緣要求低、防雷能力強、經(jīng)�、可兼測溫度而在國內(nèi)得到了較廣泛的運用。針對該類儀器內(nèi)阻低、儀器電阻變差會影響測值等難題,國�(nèi)工程技術人員創(chuàng)造了5芯儀器測量原�,使得儀器測量與電阻變差及電纜芯線電阻大小無關,實現(xiàn)了差阻式儀器的自動化監(jiān)�。幾十年來,在國�(nèi)大壩和巖土工程中已埋設了�(chǎn)�30萬支以上。我國科技人員通過這些儀器的使用,取得了大量有用成果,也積累了豐富的�(jīng)驗。在此基礎上�1982年即編制了有關國家標��1989年編入大壩安全監(jiān)測技術規(guī)�,有關儀器的�(guī)程規(guī)范對儀器的�(zhì)量控制和工程應用�(fā)揮了促進和指導作用�
�20年來技術有了很大進步,差阻式儀器從4芯連接�(fā)展到5芯連接,測量儀表從傳統(tǒng)的水工比例電橋發(fā)展到5芯測量儀表和自動化系�(tǒng)。在這樣的技術背景下,有關技術標準和�(guī)范也應有所更新,才能有利于儀器的進一步發(fā)展和應用�
維庫電子�,電子知識,一查百��
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