传感器作业——电阻应变式传感器

题目 电阻应变式传感器的原理与应用题目 电阻应变式传感器的原理与应用 系系 院 物理与电子技术学院院 物理与电子技术学院 学生姓名 学生姓名 学学 号 号 专专 业 电子信息工程业 电子信息工程 电阻应变式传感器设计原理与应用电阻应变式传感器设计原理与应用 摘摘 要要 传感器是将非电学物理量 如位移速度压力温度湿度流量声强光照强度 等转化成易于测量 传输处理的电学物理量如电压电流电阻电容等的一种元件即非 电学物理量 传感器 电学量他是感知获取和检测信息的窗口 是自动控制设备中不 可缺少的元件自动控制系统获取的信息都要通过传感器将其转化为容易传输和处 理的电信号 传感器根据其转换的信号来可分力电传感器热电传感器光电传感器根 据其利用的元件可分为 电容式传感器电阻式传感器等 电阻应变式传感器在检测 中的得到广泛应用 关键词关键词 电阻 传感器 应用 引言引言 电阻应变式传感器 以电阻应变计为转换元件的电阻式传感器 电阻 应变式传感器由弹性敏感元件 电阻应变计补偿电阻和外壳组成 可根 据具体测量要求设计成多种结构形式 弹性敏感元件受到所测量的力而 产生变形并使附着其上的电阻应变计一起变形 电阻应变计再将变形转 换为电阻值的变化 从而可以测量力压力扭矩位移加速度和温度等多种 物理量 一一 电阻应变式传感器原理电阻应变式传感器原理 电阻应变式传感器电阻应变式传感器是利用电阻应变片将应变转换为电阻变化的传感 器当被测物理量作用于弹性元件上弹性元件在力力矩或压力等的作用 下发生变形 产生相应的应变或位移 然后传递给与之相连的应变片引 起应变片的电阻值变化 通过测量电路变成电量输出 输出的电量大小 反映被测量的大小 电阻应变效应电阻应变效应 电阻应变片的工 作原理是基于应变效应即导体或半导 体材料在外界力的作用下产生机械变 形时 其电阻值相应发生变化 这种现 象称为应变效应 计算公式 计算公式 电阻丝的长度为 l 截面面积为 A 电阻率为 p 弹性元件弹性元件把被测力的变化转变为应变量的变化 粘贴在上面的应变 片也感受到同样大小的应变 因而应变片把应变量的变化变换成电阻 的变化 只要把所贴的应变片接入电桥线路中 则电桥的输出变化就 正比于被测力的变化 是应变式传感器的主要的关键部件 它的结构 形状 材料 加 工精度 热处理 工艺等关系到传 感器的性能 1 敏感栅 2 基底 3 引线 4 粘结剂 5 表面覆盖物 力传感器的弹性元件有多种结构形式力传感器的弹性元件有多种结构形式 A l R a 柱形柱形 可以是圆柱 也可以是方柱 根据载荷量的大小 可以 是实心柱 也可以是空心柱 对中等量程的传感器 一般都做成空心 圆柱状 对相同的截面积来说 空心柱比实心柱抗弯强度大 b 弹性环弹性环 应变片贴在弯矩较大处的内外表面 当圆环受压时 贴片处的外表面是正应变 拉伸应变 内表面是负应变 压缩应 变 四个应变片可连接成差动全桥 环状弹性元件可做成拉压 力传感器 既可测拉伸力 又可测压缩力 而且量程可很小 c 两端固定支梁两端固定支梁 应变片贴在应变最大的中心部位 在上下表面 各贴两片 当梁受力作用时 上表面的应变片为压应变 下表 面的应变片为拉应变 四个应变片组成全桥差动结构 d 等强度悬臂梁等强度悬臂梁 在梁的上下表面各贴两片应变片 上表面的应 变片为拉应变 下表面的应变 应变式传感器检测电路分析应变式传感器检测电路分析 全电桥等效电路 的形变前后 R R UU R RR 2 4 4 U RRRR RRRR U 4321 4231 0 U RR RRRR 2 2 22 二二 电阻应变式传感器的应用电阻应变式传感器的应用 电阻式传感器和相应的测量电路组成的测力 测压 称重 测位移 扭矩等测量仪表是冶金 电力 交通 石化 商业 生物医学和国防 等部门进行自动称重 过程检测和实现生产过程自动化不可缺少的工 具之一 1 应变式传感器在自动浇花系统中的应用应变式传感器在自动浇花系统中的应用 系统结构图 系统组成系统组成 主控制器 电阻应变传感器 AD 转换模块 电机及电机 控制模块 键盘显示部分 系统工作原理 系统工作原理 用户根据具体需要利用按键进 行总质量的上下参数设定 然后启 动工作按钮 开始工作 当单臂电 桥不平衡的时候 输出一个电压 经过放大电路的放大 经过 AD 转 换电路的转换成八位数字量 送给单片机 单片机将收到的数值与设 定值进行比较 当其小于下限 Mmin 时电机开始工作 当质量大于 Mmax 时 电机则停止工作 2 应变式传感器测量长度装置应变式传感器测量长度装置 安装在于圆柱试件上电阻式应变传感器 安装在于板状试件上电阻式应变传感器 测量装置的工作原理 测量装置的工作原理 测量时 用附加夹具可将传感器安卡在被测的表面上 当试件加力 P 时 两支撑间的距离由 L 增加到 L L 使连接在活动支撑上的弹性 元件发生弯曲变形 于是粘贴在弹性元件上的应变片的电阻阻值发生 变化 从而输出与被测量程比例关系的电量最后二次仪表输出应变数 值 其测量公式为 l ue K 式中 ue 为输出应变量 l 为标距的绝对变形 K 为灵敏系数 3 应变式传感器在称重领域也有着广泛的应用应变式传感器在称重领域也有着广泛的应用 电阻应变式称重传感器 三三 小结小结 常用的电阻应变式传感器有应变式测力传感器应变式压力传感器应 变式扭矩传感器 应变式位移传感器 应变式加速度传感器和测温应变 计等