传感器技术课程设计应变式测力仪.doc
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1、 成绩评估: 传感器技术 课程设计 题 目 应变式测力仪 院 系 电子工程学院 专 业 姓 名 年 级 电 指导教师 蔡苗苗 2023年 11 月摘要电阻应变式传感器具有灵敏度和精度高,性能稳定、可靠、尺寸小,重量轻、结构简朴、使用方便、测量速度快等优点,且能在恶劣的环境下工作,在力、压力和重力要测试中有非常广泛的应用。所以电阻应变式力传感器制作的电子称具有准确度高,易于制作,简朴实用、成本低廉、体积小巧、携带方便等特点。对于电阻应变片式测力传感器(以下简称“测力传感器”)来说,弹性体的结构外形与相关尺寸对测力传感器性能的影响极大。可以说,测力传感器的性能重要取决于其弹性体的外形及相关尺寸。假
2、如测力传感器的弹性体设计不公道,无论弹性体的加工精度多高、粘贴的电阻应变片的品质多好,测力传感器都难以达成较高的测力性能。因此,在测力传感器的设计过程中,对弹性体进行公道的设计至关重要。关键词:电阻应变片 测力传感器 精度 灵敏度目 录一 、设计目的4二、设计任务与规定42.1设计任务42.2设计规定4三、设计环节及原理分析53.1设计方法53.2设计环节63.3设计原理分析7四、课程设计小结与体会9五、参考文献9一 、设计目的1、掌握传感器选择的一般设计方法;2、了解有关传感器的基础知识;3、加深对电子电路知识方面知识的理解;4、可以熟悉传感器的检测以及应用电路;5、培养综合应用所学知识来指
3、导实践的能力;二、设计任务与规定2.1设计任务1、总体结构设计 2、精度设计 3、传感器设计 4、设计转换电路和调理电路;进行仿真实验。绘制原理图和PCB图2.2设计规定1、应用应变片实现的测量; 2、该应变式传感器具有温度补偿作用; 3、给出所选应变片的型号及弹性敏感元件的类型;4、掌握测试结果数据解决方法、误差分析方法以及精度评估方法。采用异步教学方法组织实践教学,培养学生自主学习能力、动手能力与创新能力。三、设计环节及原理分析3.1设计方法3.1.1总体设计方案图1 基于电阻应变式测力传感器的电子称系统框图3.1.2等强度梁的结构设计等强度梁的结构设计如下图所示,是一种特殊形式的悬臂梁。
4、其特点是:沿梁长度方向的截面按一定规律变化,当集中力作用在梁三角形顶点上时,距作用点任何距离截面上的应力相等,故在对方向上黏贴应变片位置规定不严。图2 等强度梁3.2设计环节3.2.1测量电桥设计为了消除非线性误差和温度误差对测量结果的影响,设计的测量电阻应变式传感器采用四臂差动式电桥测量电路。距固定端较近的表面顺着梁的长度方向分别贴上、下四个电阻应变计。若承受拉力,则将受到压力,两者应变相等,但极性相反,如下图所示。 图3 差动电桥3.2.2温度误差及其补偿(1)温度补偿:由于测量现场环境温度改变而给测量带来的附加误差,称为应变片的温度误差。产生温度误差的重要因素有以下两点。a.电阻温度系数
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