金属箔式应变片温度影响有哪些消除方法
金属箔式应变片温度影响有哪些消除方法
传感器一、传感器（transducer）的定义国家标准GB7665-87对传感器下的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。二、传感器的分类传感器的分类 可以用不同的观点对传感器进行分类：它们的转换原理(传感器工作的基本物理或化学效应)；它们的用途；它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。 根据传感器工作原理，可分为物理传感器和化学传感器二大类 传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。 化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。 有些传感器既不能划分到物理类，也不能划分为化学类。大多数传感器是以物理原理为基础运作的。化学传感器技术问题较多，例如可靠性问题，规模生产的可能性，价格问题等，解决了这类难题，化学传感器的应用将会有巨大增长。 常见传感器的应用领域和工作原理列于表1.1。 按照其用途，传感器可分类为： 压力敏和力敏传感器 ?位置传感器 液面传感器 ?能耗传感器 速度传感器 ?热敏传感器 加速度传感器 ?射线辐射传感器 振动传感器? 湿敏传感器 磁敏传感器? 气敏传感器 真空度传感器? 生物传感器等。? 以其输出信号为标准可将传感器分为： 模拟传感器——将被测量的非电学量转换成模拟电信号。? 数字传感器——将被测量的非电学量转换成数字输出信号(包括直接和间接转换)。? 膺数字传感器——将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出(包括直接或间接转换)。? 开关传感器——当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时，传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。 ? 在外界因素的作用下，所有材料都会作出相应的、具有特征性的反应。它们中的那些对外界作用最敏感的材料，即那些具有功能特性的材料，被用来制作传感器的敏感元件。从所应用的材料观点出发可将传感器分成下列几类： (1)按照其所用材料的类别分? 金属? 聚合物? 陶瓷? 混合物? (2)按材料的物理性质分? ? 导体? 绝缘体? 半导体? 磁性材料? (3)按材料的晶体结构分? 单晶? 多晶? 非晶材料? 与采用新材料紧密相关的传感器开发工作，可以归纳为下述三个方向：? (1)在已知的材料中探索新的现象、效应和反应，然后使它们能在传感器技术中得到实际使用。? (2)探索新的材料，应用那些已知的现象、效应和反应来改进传感器技术。? (3)在研究新型材料的基础上探索新现象、新效应和反应，并在传感器技术中加以具体实施。? 现代传感器制造业的进展取决于用于传感器技术的新材料和敏感元件的开发强度。传感器开发的基本趋势是和半导体以及介质材料的应用密切关联的。表1.2中给出了一些可用于传感器技术的、能够转换能量形式的材料。? 按照其制造工艺，可以将传感器区分为： 集成传感器?薄膜传感器?厚膜传感器?陶瓷传感器 集成传感器是用标准的生产硅基半导体集成电路的工艺技术制造的。通常还将用于初步处理被测信号的部分电路也集成在同一芯片上。? 薄膜传感器则是通过沉积在介质衬底(基板)上的，相应敏感材料的薄膜形成的。使用混合工艺时，同样可将部分电路制造在此基板上。? 厚膜传感器是利用相应材料的浆料，涂覆在陶瓷基片上制成的，基片通常是Al2O3制成的，然后进行热处理，使厚膜成形。 陶瓷传感器采用标准的陶瓷工艺或其某种变种工艺(溶胶-凝胶等)生产。? 完成适当的预备性操作之后，已成形的元件在高温中进行烧结。厚膜和陶瓷传感器这二种工艺之间有许多共同特性，在某些方面，可以认为厚膜工艺是陶瓷工艺的一种变型。? 每种工艺技术都有自已的优点和不足。由于研究、开发和生产所需的资本投入较低，以及传感器参数的高稳定性等原因，采用陶瓷和厚膜传感器比较合理。三、传感器的静态特性传感器的静态特性是指对静态的输入信号，传感器的输出量与输入量之间所具有相互关系。因为这时输入量和输出量都和时间无关，所以它们之间的关系，即传感器的静态特性可用一个不含时间变量的代数方程，或以输入量作横坐标，把与其对应的输出量作纵坐标而画出的特性曲线来描述。表征传感器静态特性的主要参数有：线性度、灵敏度、分辨力和迟滞等。四、传感器的动态特性所谓动态特性，是指传感器在输入变化时，它的输出的特性。在实际工作中，传感器的动态特性常用它对某些标准输入信号的响应来表示。这是因为传感器对标准输入信号的响应容易用实验方法求得，并且它对标准输入信号的响应与它对任意输入信号的响应之间存在一定的关系，往往知道了前者就能推定后者。最常用的标准输入信号有阶跃信号和正弦信号两种，所以传感器的动态特性也常用阶跃响应和频率响应来表示。五、传感器的线性度通常情况下，传感器的实际静态特性输出是条曲线而非直线。在实际工作中，为使仪表具有均匀刻度的读数，常用一条拟合直线近似地代表实际的特性曲线、线性度（非线性误差）就是这个近似程度的一个性能指标。拟合直线的选取有多种方法。如将零输入和满量程输出点相连的理论直线作为拟合直线；或将与特性曲线上各点偏差的平方和为最小的理论直线作为拟合直线，此拟合直线称为最小二乘法拟合直线。六、传感器的灵敏度灵敏度是指传感器在稳态工作情况下输出量变化△y对输入量变化△x的比值。它是输出一输入特性曲线的斜率。如果传感器的输出和输入之间显线性关系，则灵敏度S是一个常数。否则，它将随输入量的变化而变化。灵敏度的量纲是输出、输入量的量纲之比。例如，某位移传感器，在位移变化1mm时，输出电压变化为200mV，则其灵敏度应表示为200mV/mm。当传感器的输出、输入量的量纲相同时，灵敏度可理解为放大倍数。提高灵敏度，可得到较高的测量精度。但灵敏度愈高，测量范围愈窄，稳定性也往往愈差。七、传感器的分辨力分辨力是指传感器可能感受到的被测量的最小变化的能力。也就是说，如果输入量从某一非零值缓慢地变化。当输入变化值未超过某一数值时，传感器的输出不会发生变化，即传感器对此输入量的变化是分辨不出来的。只有当输入量的变化超过分辨力时，其输出才会发生变化。通常传感器在满量程范围内各点的分辨力并不相同，因此常用满量程中能使输出量产生阶跃变化的输入量中的最大变化值作为衡量分辨力的指标。上述指标若用满量程的百分比表示，则称为分辨率。八、电阻式传感器电阻式传感器是将被测量，如位移、形变、力、加速度、湿度、温度等这些物理量转换式成电阻值这样的一种器件。主要有电阻应变式、压阻式、热电阻、热敏、气敏、湿敏等电阻式传感器件。九、电阻应变式传感器传感器中的电阻应变片具有金属的应变效应，即在外力作用下产生机械形变，从而使电阻值随之发生相应的变化。电阻应变片主要有金属和半导体两类，金属应变片有金属丝式、箔式、薄膜式之分。半导体应变片具有灵敏度高（通常是丝式、箔式的几十倍）、横向效应小等优点。十、压阻式传感器压阻式传感器是根据半导体材料的压阻效应在半导体材料的基片上经扩散电阻而制成的器件。其基片可直接作为测量传感元件，扩散电阻在基片内接成电桥形式。当基片受到外力作用而产生形变时，各电阻值将发生变化，电桥就会产生相应的不平衡输出。用作压阻式传感器的基片（或称膜片）材料主要为硅片和锗片，硅片为敏感 材料而制成的硅压阻传感器越来越受到人们的重视，尤其是以测量压力和速度的固态压阻式传感器应用最为普遍。十一、热电阻传感器热电阻传感器主要是利用电阻值随温度变化而变化这一特性来测量温度及与温度有关的参数。在温度检测精度要求比较高的场合，这种传感器比较适用。目前较为广泛的热电阻材料为铂、铜、镍等，它们具有电阻温度系数大、线性好、性能稳定、使用温度范围宽、加工容易等特点。用于测量-200℃～+500℃范围内的温度。十二、传感器的迟滞特性迟滞特性表征传感器在正向（输入量增大）和反向（输入量减小）行程间输出-一输入特性曲线不一致的程度，通常用这两条曲线之间的最大差值△MAX与满量程输出F·S的百分比表示。迟滞可由传感器内部元件存在能量的吸收造成。
广州指南针传感仪器有限公司主要从事压力、液位、称重、测力传感器，变送器的生产与销售，以及各种工业自动化控制系统的安装与调试；产品涵盖橡塑、化纤、电力、水利、石油化工、楼宇管道、自动化系统、恒压供水、恒压供气、机械设备、环保工程等压力的测量和控制配件及系统，电子衡器、电子秤测力机、试验机及工业配料称重等称重测力配件及控制系统。公司的主要产品有：压力传感器，压力变送器、液位传感器、液位变送器、真空负压传感器、微压差传感器、压力控制仪表；称重传感器、称重变送器、称重控制仪表；温度传感器、温度变送器、温度控制仪表；液位开关、电子秤、衡 ...传感器系统的性能主要取决于传感器，传感器把某种形式的能量转换成另一种形式的能量。有两类传感器：有源的和无源的。有源传感器能将一种能量形式直接转变成另一种，不需要外接的能源或激励源(参阅图1-2(a))。 有源(a)和无源(b)传感器的信号流程无源传感器不能直接转换能量形式，但它能控制从另一输入端输入的能量或激励能传感器承担将某个对象或过程的特定特性转换成数量的工作。其“对象”可以是固体、液体或气体，而它们的状态可以是静态的，也可以是动态(即过程)的。对象特性被转换量化后可以通过多种方式检测。对象的特性可以是物理性质的，也可以是化学性质的。按照其工作原 ...您所在位置： &
&nbsp&&nbsp&nbsp&&nbsp
实训一箔式应变片性能――单臂电桥.doc72页
本文档一共被下载：
次 ,您可免费全文在线阅读后下载本文档
文档加载中...广告还剩秒
需要金币：120 &&
你可能关注的文档：
··········
··········
实训一 箔式应变片性能DD单臂电桥 2
实训二 箔式应变片三种桥路性能比较 4
实训三 箔式应变片的温度效应 5
实训四 应变电路的温度补偿 6
实训五 半导体应变计性能 8
实训六 半导体应变计直流半桥测试系统 10
实训七 箔式应变片与半导体应变片性能比较 11
实训八 移相器实训 12
实训九 相敏检波器实训 14
实训十 箔式应变片组成的交流全桥 16
实训十一 激励频率对交流全桥的影响 18
实训十二 交流全桥的应用DD振幅测量 19
实训十三 交流全桥组成的电子秤 20
实训十四 差动变压器性能 21
实训十五 差动变压器零残电压的补偿 23
实训十六 差动变压器的标定 25
实训十七 差动变压器的振动测量 27
差动螺管式电感传感器位移测量 28
实训十九 差动螺管式电感传感器振幅测量 29
实训二十 激励频率对电感传感器的影响 30
实训二十一 热电式传感器DD热电偶 32
实训二十二 热敏式温度传感器测温实训 1
实训二十三 P－N结温度传感器 2
实训二十四 光纤位移传感器DD位移测量 3
实训二十五 光纤传感器D转速测量 5
实训二十六 光电传感器的应用D光电转速测试 6
实训二十七 霍尔式传感器的直流激励特性 7
实训二十八 霍尔式传感器的交流激励特性 9
实训二十九 霍尔传感器的应用DD振幅测量 10
霍尔传感器的应用D电子秤 11
实训三十一 电涡流式传感器的静态标定 12
实训三十二 被测材料对电涡流传感器特性的影响 13
实训三十三
电涡流式传感器的振幅测量 14
实训三十四
电涡流传感器的称重实训 15
实训三十五
电涡流传感器电机测试实训 16
实训三十六
磁电式传感器 17
实训三十七
压电加速度式传感器 18
实训三十八
电容式传感器特性 19
实训三十九
扩散硅压力
正在加载中，请稍后...您的位置： >
来源：　　作者：李由生;
应变片零点温漂温度补偿的分析及计算公式的探讨　 通常用应变片作为应力测量元件,但由于温度的变化会引起零漂、蠕变、灵敏度漂移,电阻均匀性改变等,从而产生误差,其中较突出的问题是温度零漂,为了提高精度,常采取一些补偿方法以减小温度误差。 所谓零点温漂,指的是在无载荷时随着环境温度变化,电桥输出也变化。影响零漂的因素很多,也很复杂。各种应变片(如箔式、丝式、扩散式、半导体式、薄膜式等)对温度反应各不相同(如半导体片对温度较敏感),不能用简单的公式来描述。 一、影响温度零漂的因素 1.温度对合金丝材料的影响 应变片用得最多的材料是康铜,由于当温度达到300℃时,其电阻温度系数发生急剧的变化,所以通常在200℃以下使用。当温度高于300℃时,使用卡马、镍克洛姆v和铂一钨等高温合金。图1为这三种合金的否有保护膜以及导热率、热容量、电阻温度系数等。应变片越长,电阻元件所占的面积越大,临界值也越大;导热率大的金属试件,临界值也高。 图2、3所示是用温度系数相同而基长不同的应变片测得的零点漂移及蠕变关系图。应变片羞长o.a怕不 加界b一x50xlO3肆’。37.5川A25栩A12.5铂A目户,空淤(姑瑟脂黯。、)6一25用峨0时闭(SeCj正万蔽”融(本文共计5页)　　　　　　　　　　
相关文章推荐
看看这些杂志对你有没有帮助...
单期定价：5.00元/期全年定价：2.00元/期　共24.00元
　　　　　　[发明专利]半导体模块及电驱动车辆在审
申请/专利权人：
公开/公告号：CNA
发明/设计人：;;;
公开/公告日：
主分类号：
分类号：;;;
搜索关键词：
【说明书】：
由于第二散热片2b的面积比第一散热片2a的面积大，所以为了使散热片中的热的扩散更均等，而使在第二散热片2b下方的第四金属箔(电路层)4a7的面积比在第一散热片2a下方的第三金属箔(电路层)4a6的面积大。第三金属箔(电路层)4a6和第四金属箔(电路层)4a7配置在陶瓷绝缘基板4a1上。第三金属箔(电路层)4a6的上表面借由焊料3a2连接到第一散热片2a的下表面。第四金属箔(电路层)4a7的上表面借由焊料3b2连接到第二散热片2b的下表面。其它方面与实施例三相同，因此省略说明。(实施例5)对本发明的第5实施例进行说明。在实施例5中，半导体单元10e以用实施例一中说明的方式被组装到半导体模块。在图11中示出本发明的第5实施例的半导体单元10e的俯视图。在图12(A)中示出本发明的图11所示的半导体模块10e和冷却器5的A-A截面的截面图，在图12(B)中示出B-B截面的截面图。比较图7与图11可知，与实施例三的主要不同之处在于图7的第一散热片2a在图11中被分割成第一散热片2a和第三散热片2c；以及图7的第二散热片2b在图11中被分割成第二散热片2b和第四散热片2d。第一散热片2a借由焊料3a2配置在第三金属箔(电路层)4a4上。第一散热片2a的上表面借由焊料3a1连接到第一半导体元件1a。第二散热片2b借由焊料3b2配置在第四金属箔(电路层)4a5上。第二散热片2b的上表面借由焊料3b1连接到第二半导体元件1b。第三散热片2c借由焊料3c2配置在第三金属箔(电路层)4a4上。第三散热片2c的上表面借由焊料3c1连接到第三半导体元件1c。第四散热片2d借由焊料3d2配置在第四金属箔(电路层)4a5上。第四散热片2d的上表面借由焊料3d1连接到第四半导体元件1d。其它方面与实施例三相同，因此省略说明。(通过仿真进行的传热分析)通过仿真来分析本发明的半导体模块的传热特性，对其结果进行说明。如图2所示，以与制冷剂的流动方向14平行的方式将在一个半导体单元中具备四个半导体元件的半导体单元10、11、12配置在冷却器5上。在图13中按照每个半导体元件示出半导体元件的最高温度Tj，该最高温度Tj是针对配置在上游侧和下游侧的矩形的散热片，将从各半导体元件端到散热片端的距离变更为1mm、1.5mm、2mm而算出的温度。在图13的仿真中，使散热片的厚度固定在1mm。半导体单元12的四个半导体元件用UP1、UN1、UP2、UN2的符号名表示。UP1和UP2是下游侧的半导体元件，UN1和UN2是上游侧的半导体元件。同样地，半导体单元11的四个半导体元件用VP1、VN1、VP2、VN2的符号名表示。VP1和VP2是下游侧的半导体元件，VN1和VN2是上游侧的半导体元件。半导体单元10的四个半导体元件用WP1、WN1、WP2、WN2的符号名表示。WP1和WP2是下游侧的半导体元件，WN1和WN2是上游侧的半导体元件。从各半导体元件端到散热片端的距离越大，散热片的面积越增大，在所有半导体元件中，最高温度Tj均被降低。上述距离为1mm时，上游侧的半导体元件的平均温度为159.0℃，下游侧的半导体元件的平均温度为161.7℃。上述距离为1.5mm时，上游侧的半导体元件的平均温度为157.5℃，下游侧的半导体元件的平均温度为160.2℃。上述距离为2mm时，上游侧的半导体元件的平均温度为156.5℃，下游侧的半导体元件的平均温度为159.2℃。这样，有下游侧的半导体元件的温度比上游侧的半导体元件的温度高的趋势。在图14中示出从陶瓷绝缘基板的上表面到第二散热片的上表面之间的距离与半导体元件的最高温度Tj之间的关系。从陶瓷绝缘基板的上表面到第二散热片的上表面的距离越大，越能够使半导体元件的最高温度Tj降低，但散热片的体积变大重量变重，材料费也变高，因此不优选。因此，从陶瓷绝缘基板的上表面到第一散热片的上表面之间的距离以及从陶瓷绝缘基板的上表面到第二散热片的上表面之间的距离优选分别为0.8mm以上且2.5mm以下，更优选分别为1.5mm以上且2.0mm以下。在这次的仿真中，假定的是在金属箔与散热片的接合中使用焊料，但不限定于此。例如，可以在金属箔与散热片之间配置在树脂中含有银的纳米粒子而得的膏体，并用回流焊炉使膏体烧结来接合，也可以进行钎焊或直接接合。图15是表示对于散热片的厚度1mm和1.5mm的情况，扩大散热片的面积而得的仿真结果的图。如果半导体元件端与散热片的外形的间隔变大，则散热片的大小变大，传热面积也扩大。半导体元件端与散热片的外形的间隔优选为2mm以上且5mm以下。如果小于2mm，则半导体元件的最高温度Tj变高，无法充分冷却半导体元件。如果超过5mm，则散热片变大，因而装置变重，材料费变高，因此不优选。无法以半导体元件端与散热片的外形的间隔每增加1mm而降低1℃的比例低温化时，由于上述的缺点而成为不优选的条件。例如，当以散热片的厚度为参数进行比较时，可知与厚度1mm的情况相比，厚度1.5mm的情况下能够降低温度。从这种观点考虑，能够使散热片的厚度等最优化。以下，将半导体元件的最高温度Tj的目标温度设为154℃，对得到了最优化的结果进行说明。在图16中仅示出在与制冷剂的流动方向正交的方向扩展散热片的宽度而得的仿真结果中的下游侧的仿真结果。前例的10*11.6、11*12.6、12*13.6、30.6*13.6表示散热片的(横向长度)*(纵向长度)，(横向长度)是指与制冷剂的流动方向正交的方向的散热片的长度。长度的单位是mm。对于前例的10*11.6、11*12.6、12*13.6而言，在每个散热片配置一个半导体元件。若比较前例的12*13.6、30.6*13.6，则可知与制冷剂的流动方向正交的方向的散热片的长度越长，越能够使半导体元件的最高温度Tj降低。对于前例的30.6*13.6而言，是将半导体元件分割成两个，并列地配置于一个散热片。可知分割成两个而并列地配置，并扩展散热片时，能够有效地扩散热流，能够进一步降低最高温度Tj。在图17中示出基于图16的数据的下游侧散热片的面积相对于上游侧散热片的面积的比与半导体元件的最高温度Tj的平均温度之间的关系。可知上述面积比优选为1.2倍以上且2.4倍以下，更优选为1.5倍以上2.1倍，特别优选为1.8倍以上且2.0倍以上。在上述面积比小于1.2倍时，无法充分降低下游侧的半导体元件的最高温度Tj的平均值。可知在上述比例超过2.4倍时，由于下游侧的散热片的面积变大，所以装置变大，因此不优选。在图18中示出在与制冷剂的流动方向正交的方向扩大半导体元件间隔而得的仿真结果。使半导体元件的间隔每增加2mm来进行仿真，可知与设为比12.6mm大的值的情况相比，设为10.6mm～12.6mm时的影响更大。可知由于半导体元件的间隔越小可以使装置的大小越小，所以半导体元件的间隔优选为13mm以下，更优选为12.6mm。在图19中示出在与下游侧的散热片的制冷剂的流动方向正交的方向，将半导体元件端与散热片端的距离设为1.5mm、2.5mm、3.5mm、4.5mm，即每改变1mm来计算半导体元件的最高温度Tj而得的结果。可知1.5mm和2.5mm的温度变化最大，即使比2.5mm更大，也无法使Tj大幅降低。可知如果过度扩大半导体元件的间隔，则会使半导体模块变大，因此进行权衡后，优选设为2.5mm。在图20中示出沿下游侧的散热片的制冷剂的流动方向的扩大半导体元件端与散热片端的距离而得的仿真结果。可知使半导体元件端与散热片端的距离越扩大，越能够降低半导体元件的最高温度Tj。可知为了成为目标值以下，优选设为4.5mm。应予说明，在本发明的实施例中，分开设置散热片与第一金属箔、第三金属箔和第四金属箔，但也可以通过蚀刻对使散热片与各金属箔成为一体的具有厚度的一片金属板进行加工来形成它们。(实施例6)接下来，参照图21和图22来说明使用了本发明的半导体模块的电驱动车辆的一个实施方式。图21是电驱动车辆的驱动系统的简要构成图。电驱动车辆200至少具备：上述的任一个半导体模块100；电机17，其通过半导体模块100输出的电力驱动；中央运算装置18，其控制半导体模块100；泵19，其输送对半导体模块100进行冷却的制冷剂；换热器20，其对制冷剂进行冷却；配管21，其将半导体模块100、泵19和换热器20连接为闭合回路状而形成制冷剂流路。电机17使用机械性地将驱动力传递到车轮16的机构而使车轮16转动。图22是本发明的实施例6的半导体模块的逆变器的电路图。该电路图涉及图3的半导体模块，表示对半导体元件1a、半导体元件1b使用RC-IGBT的例子。RC-IGBT是在一个半导体元件1a的内部并联连接IGBT22a和FWD23a而制作。半导体元件1b也是同样地在内部并联连接IGBT22b和FWD23b而制作。
友情链接：交换友情链接需要网站权重大于2，网站收录10W以上，如符合条件，请联系QQ：。
行业网站：相关推荐：
400-周一至周五 9:00-18:00
服务热线：400-投诉建议：022-
扫一扫，微信关注高智网
高智&让创新无法想象2000万件&专利数据}