电阻应变式压力传感器设计.docx

传感器与检测技术

电阻应变式压力传感器得设计

学院:信息技术学院

指导老师:蔡杰

班级:Ｂ１106

姓名：张佳林

学号:0９15110６29

目录

ＴOＣ\o１－3＼ｈ\ｚ\uHＹPERLＩNK＼l_Ｔoc37４424６31＂一、设计任务分析?PAGEREF_Tｏc374424631\ｈ2

HYＰERLINK二、方案设计?PAGEＲEF＿Toc3７４42４632\h2

HYPＥRLINＫ２、1原理简述 PAＧＥRＥＦ＿Toc3７442463３\h２

ＨYＰERLINK\ｌ_Ｔｏc374４2４634＂２、2应变片检测原理?ＰＡGEＲEＦ_Toc374424634\ｈ3

ＨYPEＲLINＫ２、４应变片得选择及设计 PAGERＥF_Toc374４24６3６\ｈ５

HYPERLINＫ三、单元电路得设计?PAGEREＦ＿Toｃ374４２４637\ｈ６

HＹPERLＩNK\ｌ＂_Toc37４424638＂３、１电桥电路得设计 PＡGEＲEＦ_Toc3744２4６3８\h６

HYPERＬＩＮK\l＂_Tｏc37４4２463９3、2放大电路得设计 ＰAGERＥＦ_Tｏc374４24６３9\h6

HＹＰEＲLＩＮＫ\ｌ_Toc374４２４６40３、3移相器得设计 PAGEREF_Ｔoc3７４42４64０\ｈ7

ＨYPＥRLＩNK\ｌ＂_Tｏc3744246４13、4过零比较器得设计?ＰAGERＥF＿Ｔｏc37４４246４1\h８

ＨYPERLＩNＫ＼l_Toc３74４2４6423、5相敏检波电路得设计 PＡＧERＥＦ_Ｔoc37４424642＼h9

ＨYＰERLINK3、6低通滤波器得设计?PAGEＲEF＿Tｏc374424６43\h9

HＹPEＲＬＩNK＼ｌ＿Toｃ37442４644四、误差分析 PAＧＥＲEF_Toc374４24644\ｈ10

五、心得体会 ＰAGEＲＥＦ＿Toc３744246４5＼h1０

HYPＥRLＩNK＼ｌ_Tｏｃ３7４424646六、致谢?PAGＥREF_Tｏc3７442464６＼h11

电阻应变式压力传感器得设计

一、设计任务分析

采用电阻应变片设计一种电阻应变式质量(压力)传感器,具体要求如下：

正确选取电阻应变片得型号、数量、粘贴方式并连接成交流电桥;

选取适当形式得弹性元件,完成其机械结构设计、材料选择和受力分析,

并根据测试极限范围进行校核；

完成传感器得外观与装配设计；

完成应变电桥输出信号得后续电路(包括放大电路、相敏检波电路、低通滤波电路)得设计和相关电路参数计算,并绘制传感器电路原理图;

二、方案设计

2、1原理简述

电阻应变式传感器为本设计得主要部件,传感器中得弹性元件感受物体得重力并将其转化为应变片得电阻变化,再利用交流全桥测量原理得到一定大小得输出电压，通过电路输出电压和标准重量得线性关系,建立具体得数学模型,在显示表头中将电压(Ｖ）改为质量(kg)即可实现对物品质量得称重。

本设计所测质量范围就就是0-１0kg,同时也将后续处理电路得电压处理为与之对应得０-１０V。由于采用了交流电桥,所以后续电路包括放大电路,相敏检波电路，移相电路,波形变换电路,低通滤波电路（显示电路本次未设计)。

原理框图如图一所示。数显表头过零比较器相敏检波移相器放大器5KＨZ交流交流电桥电阻应变片(

数显表头

过零比较器

相敏检波

移相器

放大器

5KＨZ交流

交流电桥

电阻应变片

(质量）压力

低通滤波

低通滤波

２、2应变片检测原理

电阻应变片（金属丝、箔式或半导体应变片）粘贴在测量压力得弹性元件表面上,当被测压力变化时，弹性元件内部应力变形,这个变形应力使应变片得电阻产生变形，根据所测电阻变化得大小来测量未知压力,也实现本次设计未知质量得检测。

设一根电阻丝,电阻率为，长度为，截面积为S,在未受力时得电阻值为R＝－①

图一金属丝伸长后几何尺寸变化

如图一所示,电阻丝在拉力Ｆ作用下,长度增加,截面S减少，电阻率也相应变化,将引起电阻变化△R,其值为

=—＋-－--②

对于半径r为得电阻丝,截面面积S=，则有=。令电阻丝得轴向应变为,径向应变为-,由材料力学可知,为电阻丝材料得泊松系数,经整理可得

=(1＋2--－-③

通常把单位应电所引起得电阻相对变化称为电阻丝得灵敏系数,其表达式为

=--－-④

从④可以明显看出,电阻丝灵敏系数由两部分组成:受力后由材料得几何尺