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基于应变电阻的柱式压力传感器
邹欣宜
王晟楠
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前言
传感器技术在当代科技领域占有十分重要的地位。所谓传感器就是能够
规定的被测量并按一定规律转换成可用于输出信号的器件或装置。传感器的
种类很多,其中的电阻应变式传感器就是应用及其广泛的一种。
电阻应变式传感器具有悠久的历史。将电阻应变片粘贴到各种弹性敏感
元件上,可构成测量位移、力、力矩、压力等各种参数的电阻应变式传感。
电阻应变式传感器具有以下很多优点:
1.结构简单,使用方便,性能稳定、可靠;
2.易于实现测试过程自动化合多点同步测量、远距离测量和遥测;
3.灵敏度高,测量速度快,适合静态、动态测量;
4.可以测量多种物理量。
电阻应变式传感器的结构和工作原理很简单。电阻应变式式传感器由弹
性敏感元件与电阻应变片构成。弹性元件在感受被测量时将产生变形,其外
表产生应变。而粘贴在敏感元件外表的电阻应变片将随着弹性敏感元件产生
变形,因此电阻应变片的电阻值也产生相应的变化。这样,测量电阻应变片
的电阻值变化就可以确定被测量的大小了。
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传感器的工作原理
电阻应变式传感器由弹性敏感元件与电阻应变片构成。弹性
敏感元件在感受被测量时将产生变形,其外表产生应变。而
粘贴在弹性敏感元件外表的电阻应变片将随着弹性敏感元件
产生应变,因此电阻应变片的电阻值也产生相应的变化。这
样,通过测量电阻应变片的电阻值变化,就可以确定被测量
的大小了。
弹性敏感元件的作用就是传感器组成中的敏感元件,要根据
被测参数来设计或选择它的结构形式。电阻应变片的作用就
是传感器中的转换元件,是电阻应变片传感器的核心元件。
柱式力传感器原理图梁式力传感器原理图
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传感器的组成结构
其中:〔1〕敏感元件直接感受被测物理量,如在应变式传感
器中为弹性元件;〔〕传感元件将感受到的非电量直接转换
成电量,是转换元件;〔3〕测量电路是将传感元件输出的电
信号转换为便于显示、控制和处理的有用电信号的电路,使用
较多的是电桥电路。由于传感器元件输出的信号一般较小,大
多数的测量电路还包括放大电路,有的还包括显示器,直接在
传感器上显示出所测量的物理量;〔4〕辅助电源是供给传感
元件和测量电路工作电压和电流的器件。
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方案选择
类型负载能力精度线性度工艺性体积
轮辐式高好较复杂较小
梁式小高较好简单小
环式较高好较复杂小
柱式较高较好简单
结论:
对以上各种形式的传感器进行比较,由于柱式传感器具有
负载能力大,精度较高,加工工艺简单,线性度较好等特
点,本设计选用柱式传感器作为设计制作元件。
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设计流程
1.选择构造形式,确定贴片数量、位置及接
桥
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