《传感器检测与应用》项目2 力的检测.pptx

传感器检测与应用;任务2.1：数显电子秤的实现 ;任务2.1：数显电子秤的实现 ;任务2.1：数显电子秤的实现 ;电阻式传感器是通过电阻阻值的变化来实现非电量的检测目的的。 电阻应变式传感器主要由弹性敏感元件或试件、电阻应变片和测量转换电路几部分组成。利用电阻应变式传感器可以检测机械装置各部分的受力状态，从而实现力、形变、位移、加速度等参数的检测。 ;一、电阻应变式传感器工作原理 ; ; 只要测出电阻的变化情况，便可知道金属丝的应变情况。实验证明，电阻丝及应变片的电阻相对变化量?R ? R与材料力学中的轴向应变?x的关系在很大范围内是线性的，即： ;应变片用于测量力F 的计算公式;二、应变片的结构与类型 ;2、应变片的类型;;金属丝式应变片的 内部结构; （2）箔式 ;箔式应变片的外形; 金属薄膜式应变片是采用真空蒸镀或溅射式阴极扩散等方法，在薄的基底材料上制作一层金属电阻材料薄膜，最后加保护层形成这种应变片允许电流较大，工作温度范围较广，是近年薄膜技术发展的产物。 ;（4）半导体应变片;应变片主要性能指标;三、测量转换电路;1、电桥的工作原理 ;电桥调零 ;（1）单臂半桥;（2）双臂半桥;（3）四臂全桥;3、桥路的温度补偿原理;单臂半桥温度补偿 ; [结论] 三种电桥工作方式中，四臂全桥工作方式的灵敏度最高，双臂半桥次之，单臂半桥灵敏度最低。采用全桥或双臂半桥还能实现温度自补偿。 ;任务2.1：数显电子秤的实现 ;一、应变片的选择和使用 ; 2、应变片的使用 ;去污：采用手持砂轮工具除去构件表面的油污、漆、锈斑等，并用细纱布交叉打磨出细纹以增加粘贴力 ，用浸有酒精或丙酮的纱布片或脱脂棉球擦洗。;; 测量 ：从分开的端子处，预先用万用表测量应变片的电阻，发现端子折断和坏的应变片。;焊接：将引线和端子用烙铁焊接起来，注意不要把端子扯断。 ;固定：焊接后用胶布将引线和被测对象固定在一起，防止损坏引线和应变片。;二、电阻应变式传感器实现力的检测 ;应变式力传感器 ;应变式力传感器（环式） ;应变式力传感器（悬臂梁）;各种悬臂梁;各种悬臂梁;2、应变式荷重传感器;应变式荷重传感器的外形及应变片的粘贴位置;应变式荷重传感器外形及受力位置;汽车衡;汽车衡;汽车衡称重系统;荷重传感器计算公式 ;荷重传感器应用估算 ; 在上面介绍过的汽车衡示意图中，共使用了4个荷重传感器，量程Fm =20t， 灵敏度KF =2.5mV/V，使用4个独立的桥路电源，每一个电源电压均相等， Ui =12V，四个荷重传感器的输出串联，总的输出电压Uo =24mV， 请估算汽车的质量。 ;荷重传感器用于构件的称重 ;电子秤 ;电子天平;人体秤 ;便携式吊钩秤 ;1、制作简介;2、制作实现方案 实现方案如下图。利用由电阻应变式传感器将物体的荷重转换为微弱的电信号，再由测量放大电路对弱电压信号进行放大，后以模拟信号的方式传送到A/D转换器。再由A/D转换电路把接收到的模拟信号转换成数字信号，传送到显示电路，最后由显示电路显示数据。;3、电路原理 如图所示，主要部分为电阻应变传感器R1，IC2、IC3组成的测量放大电路，以及IC1和外围元件组成的数显面板表。R1采用E350~ZAA箔式应变片，其常态阻值为350Ω。 ;4、元件选择1）IC1选用ICL7126集成块；IC2、IC3选用高精度低温标精密运放OP-07；IC4选用LM385－1.2V。2）传感器RI选用E350－ZAA箔式电阻应变片，其常态阻值为350Ω。3）各电阻元件宜选用精密金属膜电阻。4）RPI选用精密多圈电位器，RP2、RP3经调试后可分别用精密金属膜电阻代替。5）电容中C1选用云母电容或瓷介电容。;5、制作 1）电子线路的制作 元件布置：横平竖直，间距适当； 锡焊：控制焊点大小，注意虚焊； 2）变形钢件的制作 可用普通钢锯条制作，先将锯齿磨平，再将锯条加热弯成“U”形，并在对应位置钻孔，以装显示部件。然后再进行淬火和表面处理，秤钩粘于钢件底部。应变片用应变胶粘剂粘接于钢件变形最大的部位。;6、调试 1）在秤体自然下垂无负载时调RP1，显示为零；2）再调整RP2，使秤体承担满量程2千克时显示满量程值；3）然后在秤钩下悬挂1千克的标准砝码，观察显示器是否显示1.000，如有偏差，可调整RP3值，使之准确显示1.000；4）重新进行2、3步骤，使之均满足要求为止；5）准确测量RP2、RP3值，用固定精密电阻代替；;任务2.1：数显电子秤的实现 ;一、电阻应变式传感器的其他应用; 非粘贴型应变压力传感器，它的弹性体由弹性膜片和十字叉梁组合而成。应变片即为绕在绝缘(宝石)柱