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传感器设计报告范文 雀巢咖啡式传感器设计报告学院土木工程学院专业工程力学专业班级07级1班姓名杨会伟学号0701xx2组号2组组长杨会伟指导老师赵亚军时间5.316.5成员李江山吴迎春白俊杰杨彦广周涛王成龙王海峰李志成周强设计题目简易压力传感器 一、设计目的1.熟悉简易传感器的设计原理与制作步骤；2.熟悉选片、贴片、接桥等过程；3.培养创新设计能力；4.培养动手操作能力;5.培养团队协作能力。 二、所需材料及设备1.弹性元件雀巢咖啡罐（铁制），外径D=52.760mm，内径d=52.160mm，厚t=0.600mm，高H=103.980mm，泊松比3.0?。 2.贴片时所用的材料502胶水、螺丝刀、镊子、焊锡、焊锡膏、万能表、电烙铁、氟塑料薄膜、砂布丙酮、药棉等。 3.其他应变片八个、导线若干、电阻应变仪、预调平衡箱、接线端子等。 三、设计原理1.构型图:考虑到圆筒金属材料容易找，且受力合理，弹性元件采用空心柱式，贴八个应变计，贴在圆筒中部四等分圆周上，其中有四个轴向片和四个横向片，贴片位置如图一所示，接入串联全桥电路，如图二所示。 2.电桥原理各桥臂应变为?2?2?tMyMxFtMyFtMxFDAtMyMxFtMyFtMxFCDtMyMxFtMyFtMxFBCtMyMxFtMyFtMxFAB2212122121222121222121?则读数应变应为?FDABCCDABd)1(2?即桥臂系数为-2(1+?).可见此种接线方法可以消除偏压产生的影响。 3.灵敏度荷载:?)?dFEAEAAF1(2?灵敏度为:K=EAFd)1(2?12345678YX ZFR1R2R3R4R5R6R7R8A CB D图一图 二四、设计流程1.选择构造形式，确定贴片数量、位置及接桥线路采用空心柱式弹性元件，共贴八个应变计。 选取应变片粘贴位置时，要把应变片中的四片粘贴在最大正应变处，另四片放在负的最大应变处，这样可获得最大的灵敏度，圆柱体轴向就是最大正应变处，圆柱体的环向即为最大负应变处，故应变片贴在圆筒中部四等分圆周上，其中有四个轴向片和四个横向片，如图一所示，将它们接成图二所示串联全桥线路。 2.选材弹性元件的材料应具有高强度、高弹性极限、低弹性模量、稳定的物理性质及良好的机械加工和热处理性能。 由于是简易制作故开始时选择铝制易拉罐作为弹性元件，后从实验中得知其强度过低故改用铁制易拉罐代替（雀巢咖啡罐），实验所得应力-应变曲线为已知A=49.440mm2，分析曲线忽略开始不稳定阶段可得E=110GP，灵?MP?700121514424.160.768.8.敏度为K=NEAFd?48.0)1(2?，量程为4.160.7Pa即0.203.40KN3.传感器制作过程a.贴片?先检查外观是否合格；用万用表检查是否短路和断路；测出电阻值并记录。 ?将试件贴片位置用砂纸打磨除锈，再用砂布打出45?交叉纹，用棉球蘸丙酮将贴片处擦洗干净。 ?测点定位在贴片处画出纵向、横向中心线。 如图1-1所示。 图1-1测点定位示意图?贴片用左手捏住应变片引线，在贴片处涂上一层502胶水，迅速将应变片准确地放在粘贴部位，将一小片塑料薄膜盖在应变片上，用右手挤压出多余的胶水，然后按压12分钟。 轻轻揭开塑料薄膜，检查有无气泡、翘曲、脱胶等现象。 用万用表检查有无短路和断路现象。 ?焊接引出线在应变片引出线端部用502胶水贴上接线端子，然后用电烙铁将应变片引出线和导线焊接在端子上，并编号记录。 ?固化处理待胶水固化后（如气温较低可用红外线灯烘烤数分钟），用万用表或兆欧表检查应变片与试件间的绝缘电阻，以大于200M?为合格。 ?用万用表测应变片贴后阻值并记录。 ?防潮层制作在应变片表面涂一层融化了的石蜡合剂，厚约12mm。 注意事项1.注意应变片粘贴方向与测试方向要一致。 2.粘贴前应分清应变片正反面。 3.接线端子应尽可能靠近应变片以防止应变片引出线接触试件而短路。 b.连接桥路按图二所示桥路将各应变片连接到预调平衡箱的正确位置上。 4.系数标定连接好电桥，接上电阻应变仪，加载进行测试，记录数据并观察规律。 荷载F（N）应变增量?1d应变增量?2d应变增量?3d200300565254400574852500424538600446244700346440800455039平均应变?4653.544.5灵敏度kgkgkgkgKiidiM?8.4)105.44105.531046(3131?与预计灵敏度相符。 5.数据处理所求荷载可由应变读数直接获得，即KFd? 五、提高灵敏度的措施 1、减小弹性元件的横截面积 2、选择弹性模量较小的材料作为弹性元件 3、选择泊松比较大的材料作为弹性元件 4、选择合适的电桥使其桥臂系数增大 六、误差分析贴片过程中由于贴片方位预想的存在偏差，引起方位误差；在材料的各个方向性质由于制作或加工时的影响使其存在偏差，使各方向应变与理论值不符产生误差；在实际测量中，被测力不可能正好沿着圆柱体的轴线作用，而总是与轴线之间有微小的角度或偏心，使得弹性体除了受纵向力作用以外，还受到横向力和弯矩的作用，带来非线性误差。 认为产生的误差，如读数误差等。 七、产品总结说明本设计为简易压力传感器，产品制作精细，测量范围大，可测20kg-300kg，灵敏度较高。 选取应变片粘贴位置时，把应变片中的四片粘贴在最大正应变处（轴向），另四片放在负的最大应变处（环向），这样可获得最大的灵敏度。 在实际测量中，被测力不可能正好沿着圆柱体的轴线作用，而总是与轴线之间有微小的角度或偏心，使得弹性体除了受纵向力作用以外，还受到横向力和弯矩的作用，带来非线性误差，为了消除这部分偏心采用八个应变片，电桥采用串联全桥可提高电桥的灵敏度，消除电桥的非线性误差，还可消除偏压和温度的影响等。 弹性圆柱体的高度对传感器的精度和动态特性都有影响，当高度与外径的比值大于1时，沿其中间断面上的应力状态和变形状态与其端面上作用的载荷性质和接触条件无关，因此我们采用圆柱体的高度约为外径的2倍，以提高其精度。 雀巢咖啡式传感器设计报告学院土木工程学院专业工程力学专业班级07级1班姓名李江山学号0701xx1组号2组组长杨会伟指导老师赵亚军时间5.316.5成员李江山吴迎春白俊杰杨彦广周涛王成龙王海峰李志成周强设计题目简易压力传感器 一、设计目的6.熟悉简易传感器的设计原理与制作步骤；7.熟悉选片、贴片、接桥等过程；8.培养创新设计能力；9.培养动手操作能力;10.培养团队协作能力。 二、所需材料及设备1.弹性元件雀巢咖啡罐（铁制），外径D=52.760mm，内径d=52.160mm，厚t=0.600mm，高H=103.980mm，泊松比3.0?。 2.贴片时所用的材料502胶水、螺丝刀、镊子、焊锡、焊锡膏、万能表、电烙铁、氟塑料薄膜、砂布丙酮、药棉等。 3.其他应变片八个、导线若干、电阻应变仪、预调平衡箱、接线端子等。 三、设计原理1.构型图:考虑到圆筒金属材料容易找，且受力合理，弹性元件采用空心柱式，贴八个应变计，贴在圆筒中部四等分圆周上，其中有四个轴向片和四个横向片，贴片位置如图一所示，接入串联全桥电路，如图二所示。 2.电桥原理各桥臂应变为?2?2?tMyMxFtMyFtMxFDAtMyMxFtMyFtMxFCDtMyMxFtMyFtMxFBCtMyMxFtMyFtMxFAB2212122121222121222121?则读数应变应为?FDABCCDABd)1(2?即桥臂系数为-2(1+?).可见此种接线方法可以消除偏压产生的影响。 3.灵敏度荷载:?)?dFEAEAAF1(2?12345678YX ZFR1R2R3R4R5R6R7R8A CB D图一图二灵敏度为:K=EAFd)1(2? 四、设计流程1.选择构造形式，确定贴片数量、位置及接桥线路采用空心柱式弹性元件，共贴八个应变计。 选取应变片粘贴位置时，要把应变片中的四片粘贴在最大正应变处，另四片放在负的最大应变处，这样可获得最大的灵敏度，圆柱体轴向就是最大正应变处，圆柱体的环向即为最大负应变处，故应变片贴在圆筒中部四等分圆周上，其中有四个轴向片和四个横向片，如图一所示，将它们接成图二所示串联全桥线路。 2.选材弹性元件的材料应具有高强度、高弹性极限、低弹性模量、稳定的物理性质及良好的机械加工和热处理性能。 由于是简易制作故开始时选择铝制易拉罐作为弹性元件，后从实验中得知其强度过低故改用铁制易拉罐代替（雀巢咖啡罐），实验所得应力-应变曲线为已知A=49.440mm2，分析曲线忽略开始不稳定阶段可得E=110GP，灵敏度为K=NEAFd?48.0)1(2?，量程为4.160.7Pa即0.203.40KN3.传感器制作过程a.贴片?先检查外观是否合格；用万用表检查是否短路和断路；测出电阻值并记录。 ?将试件贴片位置用砂纸打磨除锈，再用砂布打出45?交叉纹，用棉球蘸丙酮将贴片处擦洗干净。 ?测点定位在贴片处画出纵向、横向中心线。 如图1-1所示。 图1-1测点定位示意图?贴片用左手捏住应变片引线，在贴片处涂上一层502胶水，迅速将?MP?700121514424.160.768.8.应变片准确地放在粘贴部位，将一小片塑料薄膜盖在应变片上，用右手挤压出多余的胶水，然后按压12分钟。 轻轻揭开塑料薄膜，检查有无气泡、翘曲、脱胶等现象。 用万用表检查有无短路和断路现象。 ?焊接引出线在应变片引出线端部用502胶水贴上接线端子，然后用电烙铁将应变片引出线和导线焊接在端子上，并编号记录。 ?固化处理待胶水固化后（如气温较低可用红外线灯烘烤数分钟），用万用表或兆欧表检查应变片与试件间的绝缘电阻，以大于200M?为合格。 ?用万用表测应变片贴后阻值并记录。 ?防潮层制作在应变片表面涂一层融化了的石蜡合剂，厚约12mm。 注意事项1.注意应变片粘贴方向与测试方向要一致。 2.粘贴前应分清应变片正反面。 3.接线端子应尽可能靠近应变片以防止应变片引出线接触试件而短路。 b.连接桥路按图二所示桥路将各应变片连接到预调平衡箱的正确位置上。 4.系数标定连接好电桥，接上电阻应变仪，加载进行测试，记录数据并观察规律。 荷载F（N）应变增量?1d应变增量?2d应变增量?3d200300565254400574852500424538600446244700346440800455039平均应变?4653.544.5灵敏度kgkgkgkgKiidiM?8.4)105.44105.531046(3131?与预计灵敏度相符。 5.数据处理所求荷载可由应变读数直接获得，即KFd? 五、提高灵敏度的措施 1、减小弹性元件的横截面积 2、选择弹性模量较小的材料作为弹性元件 3、选择泊松比较大的材料作为弹性元件 4、选择合适的电桥使其桥臂系数增大 六、误差分析贴片过程中由于贴片方位预想的存在偏差，引起方位误差；在材料的各个方向性质由于制作或加工时的影响使其存在偏差，使各方向应变与理论值不符产生误差；在实际测量中，被测力不可能正好沿着圆柱体的轴线作用，而总是与轴线之间有微小的角度或偏心，使得弹性体除了受纵向力作用以外，还受到横向力和弯矩的作用，带来非线性误差。 认为产生的误差，如读数误差等。 七、产品总结说明本设计为简易压力传感器，产品制作精细，测量范围大，可测20kg-300kg，灵敏度较高。 选取应变片粘贴位置时，把应变片中的四片粘贴在最大正应变处（轴向），另四片放在负的最大应变处（环向），这样可获得最大的灵敏度。 在实际测量中，被测力不可能正好沿着圆柱体的轴线作用，而总是与轴线之间有微小的角度或偏心，使得弹性体除了受纵向力作用以外，还受到横向力和弯矩的作用，带来非线性误差，为了消除这部分偏心采用八个应变片，电桥采用串联全桥可提高电桥的灵敏度，消除电桥的非线性误差，还可消除偏压和温度的影响等。 弹性圆柱体的高度对传感器的精度和动态特性都有影响，当高度与外径的比值大于1时，沿其中间断面上的应力状态和变形状态与其端面上作用的载荷性质和接触条件无关，因此我们采用圆柱体的高度约为外径的2倍，以提高其精度。 雀巢咖啡式传感器设计报告学院土木工程学院专业工程力学专业班级07级1班姓名吴迎春学号0701xx3组号2组组长杨会伟指导老师赵亚军时间5.316.5成员李江山吴迎春白俊杰杨彦广周涛王成龙王海峰李志成周强设计题目简易压力传感器 一、设计目的11.熟悉简易传感器的设计原理与制作步骤；12.熟悉选片、贴片、接桥等过程；13.培养创新设计能力；14.培养动手操作能力;15.培养团队协作能力。 二、所需材料及设备1.弹性元件雀巢咖啡罐（铁制），外径D=52.760mm，内径d=52.160mm，厚t=0.600mm，高H=103.980mm，泊松比3.0?。 2.贴片时所用的材料502胶水、螺丝刀、镊子、焊锡、焊锡膏、万能表、电烙铁、氟塑料薄膜、砂布丙酮、药棉等。 3.其他应变片八个、导线若干、电阻应变仪、预调平衡箱、接线端子等。 三、设计原理1.构型图:考虑到圆筒金属材料容易找，且受力合理，弹性元件采用空心柱式，贴八个应变计，贴在圆筒中部四等分圆周上，其中有四个轴向片和四个横向片，贴片位置如图一所示，接入串联全桥电路，如图二所示。 2.电桥原理各桥臂应变为12345678YX ZFR1R2R3R4R5R6R7R8A CB D图一图二?2?2?tMyMxFtMyFtMxFDAtMyMxFtMyFtMxFCDtMyMxFtMyFtMxFBCtMyMxFtMyFtMxFAB2212122121222121222121?则读数应变应为?FDABCCDABd)1(2?即桥臂系数为-2(1+?).可见此种接线方法可以消除偏压产生的影响。 3.灵敏度荷载:?)?dFEAEAAF1(2?灵敏度为:K=EAFd)1(2? 四、设计流程1.选择构造形式，确定贴片数量、位置及接桥线路采用空心柱式弹性元件，共贴八个应变计。 选取应变片粘贴位置时，要把应变片中的四片粘贴在最大正应变处，另四片放在负的最大应变处，这样可获得最大的灵敏度，圆柱体轴向就是最大正应变处，圆柱体的环向即为最大负应变处，故应变片贴在圆筒中部四等分圆周上，其中有四个轴向片和四个横向片，如图一所示，将它们接成图二所示串联全桥线路。 2.选材弹性元件的材料应具有高强度、高弹性极限、低弹性模量、稳定的物理性质及良好的机械加工和热处理性能。 由于是简易制作故开始时选择铝制易拉罐作为弹性元件，后从实验中得知其强度过低故改用铁制易拉罐代替（雀巢咖啡罐），实验所得应力-应变曲线为已知A=49.440mm2，分析曲线忽略开始不稳定阶段可得E=110GP，灵敏度为K=NEAFd?48.0)1(2?，量程为4.160.7Pa即0.203.40KN3.传感器制作过程a.贴片?先检查外观是否合格；用万用表检查是否短路和断路；测出电阻值并记录。 ?将试件贴片位置用砂纸打磨除锈，再用砂布打出45?交叉纹，用棉球蘸丙酮将贴片处擦洗干净。 ?测点定位在贴片处画出纵向、横向中心线。 如图1-1所示。 ?MP?700121514424.160.768.8.图1-1测点定位示意图?贴片用左手捏住应变片引线，在贴片处涂上一层502胶水，迅速将应变片准确地放在粘贴部位，将一小片塑料薄膜盖在应变片上，用右手挤压出多余的胶水，然后按压12分钟。 轻轻揭开塑料薄膜，检查有无气泡、翘曲、脱胶等现象。 用万用表检查有无短路和断路现象。 ?焊接引出线在应变片引出线端部用502胶水贴上接线端子，然后用电烙铁将应变片引出线和导线焊接在端子上，并编号记录。 ?固化处理待胶水固化后（如气温较低可用红外线灯烘烤数分钟），用万用表或兆欧表检查应变片与试件间的绝缘电阻，以大于200M?为合格。 ?用万用表测应变片贴后阻值并记录。 ?防潮层制作在应变片表面涂一层融化了的石蜡合剂，厚约12mm。 注意事项1.注意应变片粘贴方向与测试方向要一致。 2.粘贴前应分清应变片正反面。 3.接线端子应尽可能靠近应变片以防止应变片引出线接触试件而短路。 b.连接桥路按图二所示桥路将各应变片连接到预调平衡箱的正确位置上。 4.系数标定连接好电桥，接上电阻应变仪，加载进行测试，记录数据并观察规律。 荷载F（N）应变增量?1d应变增量?2d应变增量?3d200300565254400574852500424538600446244700346440800455039平均应变?4653.544.5灵敏度kgkgkgkgKiidiM?8.4)105.44105.531046(3131?与预计灵敏度相符。 5.数据处理所求荷载可由应变读数直接获得，即KFd? 五、提高灵敏度的措施 1、减小弹性元件的横截面积 2、选择弹性模量较小的材料作为弹性元件 3、选择泊松比较大的材料作为弹性元件 4、选择合适的电桥使其桥臂系数增大 六、误差分析贴片过程中由于贴片方位预想的存在偏差，引起方位误差；在材料的各个方向性质由于制作或加工时的影响使其存在偏差，使各方向应变与理论值不符产生误差；在实际测量中，被测力不可能正好沿着圆柱体的轴线作用，而总是与轴线之间有微小的角度或偏心，使得弹性体除了受纵向力作用以外，还受到横向力和弯矩的作用，带来非线性误差。 认为产生的误差，如读数误差等。 七、产品总结说明本设计为简易压力传感器，产品制作精细，测量范围大，可测20kg-300kg，灵敏度较高。 选取应变片粘贴位置时，把应变片中的四片粘贴在最大正应变处（轴向），另四片放在负的最大应变处（环向），这样可获得最大的灵敏度。 在实际测量中，被测力不可能正好沿着圆柱体的轴线作用，而总是与轴线之间有微小的角度或偏心，使得弹性体除了受纵向力作用以外，还受到横向力和弯矩的作用，带来非线性误差，为了消除这部分偏心采用八个应变片，电桥采用串联全桥可提高电桥的灵敏度，消除电桥的非线性误差，还可消除偏压和温度的影响等。 弹性圆柱体的高度对传感器的精度和动态特性都有影响，当高度与外径的比值大于1时，沿其中间断面上的应力状态和变形状态与其端面上作用的载荷性质和接触条件无关，因此我们采用圆柱体的高度约为外径的2倍，以提高其精度。 雀巢咖啡式传感器设计报告学院土木工程学院专业工程力学专业班级07级1班姓名白俊杰学号0701xx4组号2组组长杨会伟指导老师赵亚军时间5.316.5成员李江山吴迎春白俊杰杨彦广周涛王成龙王海峰李志成周强设计题目简易压力传感器 一、设计目的16.熟悉简易传感器的设计原理与制作步骤；17.熟悉选片、贴片、接桥等过程；18.培养创新设计能力；19.培养动手操作能力;20.培养团队协作能力。 二、所需材料及设备1.弹性元件雀巢咖啡罐（铁制），外径D=52.760mm，内径d=52.160mm，厚t=0.600mm，高H=103.980mm，泊松比3.0?。 2.贴片时所用的材料502胶水、螺丝刀、镊子、焊锡、焊锡膏、万能表、电烙铁、氟塑料薄膜、砂布丙酮、药棉等。 3.其他应变片八个、导线若干、电阻应变仪、预调平衡箱、接线端子等。 三、设计原理1.构型图:考虑到圆筒金属材料容易找，且受力合理，弹性元件采用空心柱式，贴八个应变计，贴在圆筒中部四等分圆周上，其中有四个轴向片和四个横向片，贴片位置如图一所示，接入串联全桥电路，如图二所示。 2.电桥原理各桥臂应变为?2?2?tMyMxFtMyFtMxFDAtMyMxFtMyFtMxFCDtMyMxFtMyFtMxFBCtMyMxFtMyFtMxFAB2212122121222121222121?则读数应变应为?FDABCCDABd)1(2?即桥臂系数为-2(1+?).可见此种接线方法可以消除偏压产生的影响。 3.灵敏度荷载:?)?dFEAEAAF1(2?灵敏度为:K=EAFd)1(2?12345678YX ZFR1R2R3R4R5R6R7R8A CB D图一图 二四、设计流程1.选择构造形式，确定贴片数量、位置及接桥线路采用空心柱式弹性元件，共贴八个应变计。 选取应变片粘贴位置时，要把应变片中的四片粘贴在最大正应变处，另四片放在负的最大应变处，这样可获得最大的灵敏度，圆柱体轴向就是最大正应变处，圆柱体的环向即为最大负应变处，故应变片贴在圆筒中部四等分圆周上，其中有四个轴向片和四个横向片，如图一所示，将它们接成图二所示串联全桥线路。 2.选材弹性元件的材料应具有高强度、高弹性极限、低弹性模量、稳定的物理性质及良好的机械加工和热处理性能。 由于是简易制作故开始时选择铝制易拉罐作为弹性元件，后从实验中得知其强度过低故改用铁制易拉罐代替（雀巢咖啡罐），实验所得应力-应变曲线为已知A=49.440mm2，分析曲线忽略开始不稳定阶段可得E=110GP，灵?MP?700121514424.160.768.8.敏度为K=NEAFd?48.0)1(2?，量程为4.160.7Pa即0.203.40KN3.传感器制作过程a.贴片?先检查外观是否合格；用万用表检查是否短路和断路；测出电阻值并记录。 ?将试件贴片位置用砂纸打磨除锈，再用砂布打出45?交叉纹，用棉球蘸丙酮将贴片处擦洗干净。 ?测点定位在贴片处画出纵向、横向中心线。 如图1-1所示。 图1-1测点定位示意图?贴片用左手捏住应变片引线，在贴片处涂上一层502胶水，迅速将应变片准确地放在粘贴部位，将一小片塑料薄膜盖在应变片上，用右手挤压出多余的胶水，然后按压12分钟。 轻轻揭开塑料薄膜，检查有无气泡、翘曲、脱胶等现象。 用万用表检查有无短路和断路现象。 ?焊接引出线在应变片引出线端部用502胶水贴上接线端子，然后用电烙铁将应变片引出线和导线焊接在端子上，并编号记录。 ?固化处理待胶水固化后（如气温较低可用红外线灯烘烤数分钟），用万用表或兆欧表检查应变片与试件间的绝缘电阻，以大于200M?为合格。 ?用万用表测应变片贴后阻值并记录。 ?防潮层制作在应变片表面涂一层融化了的石蜡合剂，厚约12mm。 注意事项1.注意应变片粘贴方向与测试方向要一致。 2.粘贴前应分清应变片正反面。 3.接线端子应尽可能靠近应变片以防止应变片引出线接触试件而短路。 b.连接桥路按图二所示桥路将各应变片连接到预调平衡箱的正确位置上。 4.系数标定连接好电桥，接上电阻应变仪，加载进行测试，记录数据并观察规律。 荷载F（N）应变增量?1d应变增量?2d应变增量?3d200300565254400574852500424538600446244700346440800455039平均应变?4653.544.5灵敏度kgkgkgkgKiidiM?8.4)105.44105.531046(3131?与预计灵敏度相符。 5.数据处理所求荷载可由应变读数直接获得，即KFd? 五、提高灵敏度的措施 1、减小弹性元件的横截面积 2、选择弹性模量较小的材料作为弹性元件 3、选择泊松比较大的材料作为弹性元件 4、选择合适的电桥使其桥臂系数增大 六、误差分析贴片过程中由于贴片方位预想的存在偏差，引起方位误差；在材料的各个方向性质由于制作或加工时的影响使其存在偏差，使各方向应变与理论值不符产生误差；在实际测量中，被测力不可能正好沿着圆柱体的轴线作用，而总是与轴线之间有微小的角度或偏心，使得弹性体除了受纵向力作用以外，还受到横向力和弯矩的作用，带来非线性误差。 认为产生的误差，如读数误差等。 七、产品总结说明本设计为简易压力传感器，产品制作精细，测量范围大，可测20kg-300kg，灵敏度较高。 选取应变片粘贴位置时，把应变片中的四片粘贴在最大正应变处（轴向），另四片放在负的最大应变处（环向），这样可获得最大的灵敏度。 在实际测量中，被测力不可能正好沿着圆柱体的轴线作用，而总是与轴线之间有微小的角度或偏心，使得弹性体除了受纵向力作用以外，还受到横向力和弯矩的作用，带来非线性误差，为了消除这部分偏心采用八个应变片，电桥采用串联全桥可提高电桥的灵敏度，消除电桥的非线性误差，还可消除偏压和温度的影响等。 弹性圆柱体的高度对传感器的精度和动态特性都有影响，当高度与外径的比值大于1时，沿其中间断面上的应力状态和变形状态与其端面上作用的载荷性质和接触条件无关，因此我们采用圆柱体的高度约为外径的2倍，以提高其精度。 雀巢咖啡式传感器设计报告学院土木工程学院专业工程力学专业班级07级1班姓名周涛学号0701xx5组号2组组长杨会伟指导老师赵亚军时间5.316.5成员李江山吴迎春白俊杰杨彦广周涛王成龙王海峰李志成周强设计题目简易压力传感器 一、设计目的21.熟悉简易传感器的设计原理与制作步骤；22.熟悉选片、贴片、接桥等过程；23.培养创新设计能力；24.培养动手操作能力;25.培养团队协作能力。 二、所需材料及设备1.弹性元件雀巢咖啡罐（铁制），外径D=52.760mm，内径d=52.160mm，厚t=0.600mm，高H=103.980mm，泊松比3.0?。 2.贴片时所用的材料502胶水、螺丝刀、镊子、焊锡、焊锡膏、万能表、电烙铁、氟塑料薄膜、砂布丙酮、药棉等。 3.其他应变片八个、导线若干、电阻应变仪、预调平衡箱、接线端子等。 三、设计原理1.构型图:考虑到圆筒金属材料容易找，且受力合理，弹性元件采用空心柱式，贴八个应变计，贴在圆筒中部四等分圆周上，其中有四个轴向片和四个横向片，贴片位置如图一所示，接入串联全桥电路，如图二所示。 2.电桥原理各桥臂应变为?2?2?tMyMxFtMyFtMxFDAtMyMxFtMyFtMxFCDtMyMxFtMyFtMxFBCtMyMxFtMyFtMxFAB2212122121222121222121?则读数应变应为?FDABCCDABd)1(2?即桥臂系数为-2(1+?).可见此种接线方法可以消除偏压产生的影响。 3.灵敏度荷载:?)?dFEAEAAF1(2?12345678YX ZFR1R2R3R4R5R6R7R8A CB D图一图二灵敏度为:K=EAFd)1(2? 四、设计流程1.选择构造形式，确定贴片数量、位置及接桥线路采用空心柱式弹性元件，共贴八个应变计。 选取应变片粘贴位置时，要把应变片中的四片粘贴在最大正应变处，另四片放在负的最大应变处，这样可获得最大的灵敏度，圆柱体轴向就是最大正应变处，圆柱体的环向即为最大负应变处，故应变片贴在圆筒中部四等分圆周上，其中有四个轴向片和四个横向片，如图一所示，将它们接成图二所示串联全桥线路。 2.选材弹性元件的材料应具有高强度、高弹性极限、低弹性模量、稳定的物理性质及良好的机械加工和热处理性能。 由于是简易制作故开始时选择铝制易拉罐作为弹性元件，后从实验中得知其强度过低故改用铁制易拉罐代替（雀巢咖啡罐），实验所得应力-应变曲线为已知A=49.440mm2，分析曲线忽略开始不稳定阶段可得E=110GP，灵敏度为K=NEAFd?48.0)1(2?，量程为4.160.7Pa即0.203.40KN3.传感器制作过程a.贴片?先检查外观是否合格；用万用表检查是否短路和断路；测出电阻值并记录。 ?将试件贴片位置用砂纸打磨除锈，再用砂布打出45?交叉纹，用棉球蘸丙酮将贴片处擦洗干净。 ?测点定位在贴片处画出纵向、横向中心线。 如图1-1所示。 图1-1测点定位示意图?贴片用左手捏住应变片引线，在贴片处涂上一层502胶水，迅速将?MP?700121514424.160.768.8.应变片准确地放在粘贴部位，将一小片塑料薄膜盖在应变片上，用右手挤压出多余的胶水，然后按压12分钟。 轻轻揭开塑料薄膜，检查有无气泡、翘曲、脱胶等现象。 用万用表检查有无短路和断路现象。 ?焊接引出线在应变片引出线端部用502胶水贴上接线端子，然后用电烙铁将应变片引出线和导线焊接在端子上，并编号记录。 ?固化处理待胶水固化后（如气温较低可用红外线灯烘烤数分钟），用万用表或兆欧表检查应变片与试件间的绝缘电阻，以大于200M?为合格。 ?用万用表测应变片贴后阻值并记录。 ?防潮层制作在应变片表面涂一层融化了的石蜡合剂，厚约12mm。 注意事项1.注意应变片粘贴方向与测试方向要一致。 2.粘贴前应分清应变片正反面。 3.接线端子应尽可能靠近应变片以防止应变片引出线接触试件而短路。 b.连接桥路按图二所示桥路将各应变片连接到预调平衡箱的正确位置上。 4.系数标定连接好电桥，接上电阻应变仪，加载进行测试，记录数据并观察规律。 荷载F（N）应变增量?1d应变增量?2d应变增量?3d200300565254400574852500424538600446244700346440800455039平均应变?4653.544.5灵敏度kgkgkgkgKiidiM?8.4)105.44105.531046(3131?与预计灵敏度相符。 5.数据处理所求荷载可由应变读数直接获得，即KFd? 五、提高灵敏度的措施 1、减小弹性元件的横截面积 2、选择弹性模量较小的材料作为弹性元件 3、选择泊松比较大的材料作为弹性元件 4、选择合适的电桥使其桥臂系数增大 六、误差分析贴片过程中由于贴片方位预想的存在偏差，引起方位误差；在材料的各个方向性质由于制作或加工时的影响使其存在偏差，使各方向应变与理论值不符产生误差；在实际测量中，被测力不可能正好沿着圆柱体的轴线作用，而总是与轴线之间有微小的角度或偏心，使得弹性体除了受纵向力作用以外，还受到横向力和弯矩的作用，带来非线性误差。 认为产生的误差，如读数误差等。 七、产品总结说明本设计为简易压力传感器，产品制作精细，测量范围大，可测20kg-300kg，灵敏度较高。 选取应变片粘贴位置时，把应变片中的四片粘贴在最大正应变处（轴向），另四片放在负的最大应变处（环向），这样可获得最大的灵敏度。 在实际测量中，被测力不可能正好沿着圆柱体的轴线作用，而总是与轴线之间有微小的角度或偏心，使得弹性体除了受纵向力作用以外，还受到横向力和弯矩的作用，带来非线性误差，为了消除这部分偏心采用八个应变片，电桥采用串联全桥可提高电桥的灵敏度，消除电桥的非线性误差，还可消除偏压和温度的影响等。 弹性圆柱体的高度对传感器的精度和动态特性都有影响，当高度与外径的比值大于1时，沿其中间断面上的应力状态和变形状态与其端面上作用的载荷性质和接触条件无关，因此我们采用圆柱体的高度约为外径的2倍，以提高其精度。 雀巢咖啡式传感器设计报告学院土木工程学院专业工程力学专业班级07级1班姓名王成龙学号0701xx7组号2组组长杨会伟指导老师赵亚军时间5.316.5成员李江山吴迎春白俊杰杨彦广周涛王成龙王海峰李志成周强设计题目简易压力传感器 一、设计目的26.熟悉简易传感器的设计原理与制作步骤；27.熟悉选片、贴片、接桥等过程；28.培养创新设计能力；29.培养动手操作能力;30.培养团队协作能力。 二、所需材料及设备1.弹性元件雀巢咖啡罐（铁制），外径D=52.760mm，内径d=52.160mm，厚t=0.600mm，高H=103.980mm，泊松比3.0?。 2.贴片时所用的材料502胶水、螺丝刀、镊子、焊锡、焊锡膏、万能表、电烙铁、氟塑料薄膜、砂布丙酮、药棉等。 3.其他应变片八个、导线若干、电阻应变仪、预调平衡箱、接线端子等。 三、设计原理1.构型图:考虑到圆筒金属材料容易找，且受力合理，弹性元件采用空心柱式，贴八个应变计，贴在圆筒中部四等分圆周上，其中有四个轴向片和四个横向片，贴片位置如图一所示，接入串联全桥电路，如图二所示。 2.电桥原理各桥臂应变为12345678YX ZFR1R2R3R4R5R6R7R8A CB D图一图二?2?2?tMyMxFtMyFtMxFDAtMyMxFtMyFtMxFCDtMyMxFtMyFtMxFBCtMyMxFtMyFtMxFAB2212122121222121222121?则读数应变应为?FDABCCDABd)1(2?即桥臂系数为-2(1+?).可见此种接线方法可以消除偏压产生的影响。 3.灵敏度荷载:?)?dFEAEAAF1(2?灵敏度为:K=EAFd)1(2? 四、设计流程1.选择构造形式，确定贴片数量、位置及接桥线路采用空心柱式弹性元件，共贴八个应变计。 选取应变片粘贴位置时，要把应变片中的四片粘贴在最大正应变处，另四片放在负的最大应变处，这样可获得最大的灵敏度，圆柱体轴向就是最大正应变处，圆柱体的环向即为最大负应变处，故应变片贴在圆筒中部四等分圆周上，其中有四个轴向片和四个横向片，如图一所示，将它们接成图二所示串联全桥线路。 2.选材弹性元件的材料应具有高强度、高弹性极限、低弹性模量、稳定的物理性质及良好的机械加工和热处理性能。 由于是简易制作故开始时选择铝制易拉罐作为弹性元件，后从实验中得知其强度过低故改用铁制易拉罐代替（雀巢咖啡罐），实验所得应力-应变曲线为已知A=49.440mm2，分析曲线忽略开始不稳定阶段可得E=110GP，灵敏度为K=NEAFd?48.0)1(2?，量程为4.160.7Pa即0.203.40KN3.传感器制作过程a.贴片?先检查外观是否合格；用万用表检查是否短路和断路；测出电阻值并记录。 ?将试件贴片位置用砂纸打磨除锈，再用砂布打出45?交叉纹，用棉球蘸丙酮将贴片处擦洗干净。 ?测点定位在贴片处画出纵向、横向中心线。 如图1-1所示。 ?MP?700121514424.160.768.8.图1-1测点定位示意图?贴片用左手捏住应变片引线，在贴片处涂上一层502胶水，迅速将应变片准确地放在粘贴部位，将一小片塑料薄膜盖在应变片上，用右手挤压出多余的胶水，然后按压12分钟。 轻轻揭开塑料薄膜，检查有无气泡、翘曲、脱胶等现象。 用万用表检查有无短路和断路现象。 ?焊接引出线在应变片引出线端部用502胶水贴上接线端子，然后用电烙铁将应变片引出线和导线焊接在端子上，并编号记录。 ?固化处理待胶水固化后（如气温较低可用红外线灯烘烤数分钟），用万用表或兆欧表检查应变片与试件间的绝缘电阻，以大于200M?为合格。 ?用万用表测应变片贴后阻值并记录。 ?防潮层制作在应变片表面涂一层融化了的石蜡合剂，厚约12mm。 注意事项1.注意应变片粘贴方向与测试方向要一致。 2.粘贴前应分清应变片正反面。 3.接线端子应尽可能靠近应变片以防止应变片引出线接触试件而短路。 b.连接桥路按图二所示桥路将各应变片连接到预调平衡箱的正确位置上。 4.系数标定连接好电桥，接上电阻应变仪，加载进行测试，记录数据并观察规律。 荷载F（N）应变增量?1d应变增量?2d应变增量?3d200300565254400574852500424538600446244700346440800455039平均应变?4653.544.5灵敏度kgkgkgkgKiidiM?8.4)105.44105.531046(3131?与预计灵敏度相符。 5.数据处理所求荷载可由应变读数直接获得，即KFd? 五、提高灵敏度的措施 1、减小弹性元件的横截面积 2、选择弹性模量较小的材料作为弹性元件 3、选择泊松比较大的材料作为弹性元件 4、选择合适的电桥使其桥臂系数增大 六、误差分析贴片过程中由于贴片方位预想的存在偏差，引起方位误差；在材料的各个方向性质由于制作或加工时的影响使其存在偏差，使各方向应变与理论值不符产生误差；在实际测量中，被测力不可能正好沿着圆柱体的轴线作用，而总是与轴线之间有微小的角度或偏心，使得弹性体除了受纵向力作用以外，还受到横向力和弯矩的作用，带来非线性误差。 认为产生的误差，如读数误差等。 七、产品总结说明本设计为简易压力传感器，产品制作精细，测量范围大，可测20kg-300kg，灵敏度较高。 选取应变片粘贴位置时，把应变片中的四片粘贴在最大正应变处（轴向），另四片放在负的最大应变处（环向），这样可获得最大的灵敏度。 在实际测量中，被测力不可能正好沿着圆柱体的轴线作用，而总是与轴线之间有微小的角度或偏心，使得弹性体除了受纵向力作用以外，还受到横向力和弯矩的作用，带来非线性误差，为了消除这部分偏心采用八个应变片，电桥采用串联全桥可提高电桥的灵敏度，消除电桥的非线性误差，还可消除偏压和温度的影响等。 弹性圆柱体的高度对传感器的精度和动态特性都有影响，当高度与外径的比值大于1时，沿其中间断面上的应力状态和变形状态与其端面上作用的载荷性质和接触条件无关，因此我们采用圆柱体的高度约为外径的2倍，以提高其精度。 雀巢咖啡式传感器设计报告学院土木工程学院专业工程力学专业班级07级1班姓名杨彦广学号0701xx6组号2组组长杨会伟指导老师赵亚军时间5.316.5成员李江山吴迎春白俊杰杨彦广周涛王成龙王海峰李志成周强设计题目简易压力传感器 一、设计目的31.熟悉简易传感器的设计原理与制作步骤；32.熟悉选片、贴片、接桥等过程；33.培养创新设计能力；34.培养动手操作能力;35.培养团队协作能力。 二、所需材料及设备1.弹性元件雀巢咖啡罐（铁制），外径D=52.760mm，内径d=52.160mm，厚t=0.600mm，高H=103.980mm，泊松比3.0?。 2.贴片时所用的材料502胶水、螺丝刀、镊子、焊锡、焊锡膏、万能表、电烙铁、氟塑料薄膜、砂布丙酮、药棉等。 3.其他应变片八个、导线若干、电阻应变仪、预调平衡箱、接线端子等。 三、设计原理1.构型图:考虑到圆筒金属材料容易找，且受力合理，弹性元件采用空心柱式，贴八个应变计，贴在圆筒中部四等分圆周上，其中有四个轴向片和四个横向片，贴片位置如图一所示，接入串联全桥电路，如图二所示。 12345678YX ZFR1R2R3R4R5R6R7R8A CB D图一图二2.电桥原理各桥臂应变为?2?2?tMyMxFtMyFtMxFDAtMyMxFtMyFtMxFCDtMyMxFtMyFtMxFBCtMyMxFtMyFtMxFAB2212122121222121222121?则读数应变应