应变式容器内液体重量传器的设计应变式容器内液体重量传感器的设计.doc

传感器课程设计 摘 要 应变式容器内液体重量传感器在我国工业生产过程检测与控制、自动计量等领域已大量应用。随着技术进步以及用现代电子信息技术改造传统产业的深入，其需求量日趋增加。 本文介绍利用应变片传感器电阻应变片将应变转换为电阻变化的原理和其测量灵敏度较高的特点设计一个应变式容器内液体重量传感器，感压膜感受上面液体的压力。当容器中溶液增多时，感压膜感受的压力就增大。电桥输出电压与柱式容器内感压膜上面溶液的重量成线性关系，因此可以测量容器内液体重量。 关键词：应变片传感器；灵敏度；电桥；线性关系 目 录 TOC \o 1-2 \h \u  HYPERLINK \l _Toc9229 一、设计要求  PAGEREF _Toc9229 1  HYPERLINK \l _Toc1195 1、电阻应变片概况  PAGEREF _Toc1195 1  HYPERLINK \l _Toc29691 2、设计目的  PAGEREF _Toc29691 1  HYPERLINK \l _Toc18173 二、设计方案及其特点  PAGEREF _Toc18173 1  HYPERLINK \l _Toc11734 三、传感器工作原理  PAGEREF _Toc11734 3  HYPERLINK \l _Toc20900 四、应变式容器内液体重量传感器结构图和电路图  PAGEREF _Toc20900 4  HYPERLINK \l _Toc13665 五、电路工作原理分析和器件选择  PAGEREF _Toc13665 5  HYPERLINK \l _Toc21540 1、工作原理分析  PAGEREF _Toc21540 5  HYPERLINK \l _Toc13209 2、器件选择清单  PAGEREF _Toc13209 6  HYPERLINK \l _Toc21738 六、总结  PAGEREF _Toc21738 6  HYPERLINK \l _Toc6424 参考文献  PAGEREF _Toc6424 7   PAGE \* MERGEFORMAT 7 应变式容器内液体重量传感器的设计 一、设计要求 1、电阻应变片概况 应变式物体在外部压力货拉伸作用下发生形变的现象。当外力去除后物体又能完全恢复其原来的尺寸和形态的应变称为弹性应变。应变片传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感器。传感器由在弹性元件上粘贴电阻应变敏???元件构成，应变传感器工作时引起是电阻值的变化甚小，但其测量灵敏度较高。它在力、力矩、压力、加速度、重量等参数的测量中得到了广泛的应用。 2、设计目的 利用电阻应变片制成测量重量的传感器，用于测量容器内的液体重量。 二、设计方案及其特点 针对目前电阻应变片的测量电路中直流电桥的平衡条件，电压灵敏度和非线性误差及其补偿方法的特性。对应变式容器内液体重量传感器的设计可以分为下面两种不同的设计方案： 1、方案一 直接利用直流电桥的基本形式如图1所示。R，R，R，R为桥臂，R为负载。 图1 直流电桥 在实际测量中，使第一桥臂R由应变片来替代，微小应变引起微小电阻的变化。当受应变时，若应变片电阻变化为R，其他桥臂固定不变，则电桥输出电压U0。由公式可得: 电桥输出电压与柱式容器内感压膜上面溶液的重量成线性关系，因此可以测量容器内储存的溶液重量。 2、方案二 采用差动电桥，根据被测试件的受力情况，若使一个应变片受拉，一个受压，则应变符号相反；测试时，将两个银边片接入电桥的相邻臂上，如图2所示。 图2 差动电桥 该电桥输出电压为： 若,则得： 通过方案比较，由于方案二的差动电桥无非线性误差。而且电压灵敏度为S=（1/2）E，比使用方案一提高了一倍，同时可以起到温度补偿的作用，故选用方案二。 三、传感器工作原理 本设计采用的是应变式电阻传感器，电阻式应变片是一种能将试件上的应变变化转换为电阻变化的传感元件。 以金属丝电阻应变片为例介绍其工作原理。用一根具有高电阻系数的金属丝如康铜或镍铬合金等，直径d=0.025mm,绕成栅形，枯贴在绝缘的基片和授盖层之间，由引出导线接于电路上。当金属丝电阻应变片在外力作用下发生机械变形时，其电阻值发生变化，此现象称之为电阻应变效应。 在测量时，将应变片用猫结剂牢固地粘结在被测试件的表面上，随着试件受力变形，应变片的敏感栅也获得同样的变形，从而使其电阻随之发生变化，此电阻变化是与试件应变成比例的，这样就可以反映出外界作用力的大小。 敏感栅是应变片的核心部分，它枯贴在绝缘的基片上，其上再枯贴起保护作用的覆盖层.两端焊接引出