电阻应变式拉力传感器及转换电路设计.docxVIP

目录

TOC\o1-5\h\z一、 摘要 1

\oCurrentDocument二、 设计目的意义 1

\oCurrentDocument三、 应变式荷重传感器的原理 2

\oCurrentDocument四、 传感器形状设计 3

\oCurrentDocument4.1轮辐式传感器 3

\oCurrentDocument4.2梁式传感器 4

\oCurrentDocument4.3坏式传感器 5

\oCurrentDocument4.4柱式传感器 5

\oCurrentDocument五、 弹性元件设计 8

\oCurrentDocument5.1弹性元件的材料要求 8

\oCurrentDocument5.2弹性元件的选择 8

\oCurrentDocument5.2.1常见的弹性元件 8

\oCurrentDocument5.2.2硬化不锈钢材料介绍 8

\oCurrentDocument5.3弹性元件的分析和计算 9

\oCurrentDocument5.3.1弹性元件的参数计算 9

\oCurrentDocument5.3.2截面积的计算 10

\oCurrentDocument5.3.3柱高H及其他尺寸的确定 11

\oCurrentDocument六、 电阻应变片设计 12

\oCurrentDocument6.1电阻应变片类型的选择 12

\oCurrentDocument6.2应变片的材料 13

\oCurrentDocument6.2.1应变片敏感栅的材料 13

\oCurrentDocument6.3应变片主要参数的确定 14

6.3.1几何尺寸 14

\oCurrentDocument6.3.2金属箔式应变片 15

\oCurrentDocument七、 转换电路原理及设计 16

\oCurrentDocument7.1电桥电路设计 16

\oCurrentDocument7.1.1电桥电路原理 16

\oCurrentDocument7.1.2非线性误差 17

\oCurrentDocument7.2转换电路和信号放犬电路 17

\oCurrentDocument7.3各部件之间的输入输出关系 18

八、 总结 20

\oCurrentDocument九、 参考文献 21

十、附录 21

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摘要

传感器是感受规定的被测屋并按照一定的规律转换成町用信号（通常为电信号）的器件或装置，传感器是发展仪器仪表、自动控制和广泛应用计算机的前提条件。

本次设计了一个应变式荷重传感器。应变式荷重传感器是基于这样一个原理：弹性体（弹性元件）在外力作用卞产生弹性变形，使粘贴在它表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，应变片变形后，它的阻值将发生变化，再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成了将外力变换为电信号的过程。

应变式荷重传感器是目前应用最广泛地传感器之一，已广泛地应用于航空、机械、电力、化工、建筑、医疗等领域中的力、压力、力矩、以及位移、加速度等参量的测量。

二、设计目的意义

应变式荷重传感器用于静态、动态条件下测力或称重，在我国工业生产过程检测与控制、自动测屋等领域已人屋应用。它是电子衡器的核心部件。它的质量好坏是影响电子衡器计量准确度的主要因素。在实际使用中，由于受到原材料及制造工艺、安装方法、使用条件及外部坏境的影响，很容易发生故障，影响电子衡器计量数据的准确及稳定的运行。因此，了解应变式荷重传感器的基本原理及故障原因，熟练掌握故障的分析判断技术，是快速准确地处理电子衡器的故障，保证其准确、稳定运行的关键。

三、应变式荷重传感器的原理

应变式传感器也称应变片。电阻应变片的工作原理是基于导体的电阻应变效应，将测量物体的变形转换为电阻变化的传感器。现已广泛应用于工程测量和科学实验中。

当金属丝在外力作用下发生机械变形时，其电阻将发生变化，这种现象称为金属电阻的电阻应变效应。

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图1.9金属电阻应变效应

设有一根长度为L的，截面积为S,电阻率为P的金属丝，在未受力时，原始电阻为：

当金属电阻丝受到轴向拉力F作用时，将伸长横截面积相应减小AS,

电阻值△R的变化引起电阻的相对变化为：

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由材料力学知：里.=￡过L=