基于某应变片传感器的压力测量系统.doc
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1、word基于应变片传感器的压力测量系统摘要:本文简要介绍了压变式压力传感器与其工作原理。本项目主要利用应变片压力传感器将应变片阻值的变化量转换为弹性元件的微小应变,从而利用力、受力面积与应变之间的关系来确定力的大小,进而求得产生作用力的物体的质量。传感器的设计主要包括弹性元件的设计和处理电路的设计。前言:随着科学技术的迅猛开展,传感器技术已越来越广泛地应用于多种技术领域。各类传感器中,压力传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高、稳定可靠、本钱低、便于集成化的优点,可广泛用于压力、高度、加速度、液体的流量、流速、液位、压强的测量与控制,并广泛应用于各种工业自控环境,涉与水利水电、铁路交通、生产自控、
2、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。本文针对电阻应变片压力传感器,对它的工作原理,材料选取、参数计算与电路设计以悬臂梁为例进展相关介绍。1.应变式压力传感器简介与工作原理压力是生产过程和航天、航空、国防工业中的重要过程参数,不仅需要对它进展快速动态测量,而且还要将测量结果作数字化显示和记录。因此压力传感器是极受重视和开展迅速的一种传感器。压力传感器的开展趋势是进一步提高动态响应速度、精度和可靠性以与实现数字化和智能化等。压力传感器一般由弹性敏感元件和位移敏感元件组成。弹性敏感元件的作用是使被测压力作用于某个面积上并转换为位移或应变,然后由位移敏感元件或应变计转换为与压
3、力成一定关系的电信号。1.2应变片传感器简介常用压力传感器有电容式压力传感器、变磁阻式压力传感器、霍耳式压力传感器、光纤式压力传感器、谐振式压力传感器、电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器与膜片电极式压力传感器等。但应用最为广泛的是压阻式压力传感器,它具有极低的价格和较高的精度以与较好的线性特性。它由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等局部组成。1.3应变片传感器工作原理电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。它是压阻式应变传感器的主要组成局部之一。电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。金属电
4、阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。通常是将应变片通过特殊的粘和剂严密的粘合在产生力学应变基体上,当基体受力发生应力变化时,电阻应变片也一起产生形变,使应变片的阻值发生改变,从而使加在电阻上的电压发生变化。电阻应变式压力传感器是由电阻应变片组成的测量电路和弹性敏感元件组合起来的传感器。当弹性敏感元件受到压力作用时,将产生应变,粘贴在外表的电阻应变片也会产生应变,表现为电阻值的变化。这样弹性体的变形转化为电阻应变片阻值的变化。应变片在受力时产生的阻值变化通常较小,一般把4个电阻应变片按照桥路方式连接,两输入端施加一定的电压值,两输出端输出的共模电压随着桥路上电阻阻值的变化增加或者减小。一
5、般这种变化的对应关系具有近似线性的关系。找到压力变化和输出共模电压变化的对应关系,就可以通过测量共模电压得到压力值。电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象,俗称为电阻应变效应。金属导体的电阻值可用下式表示式中:金属导体的电阻率cm2/m;S导体的截面积cm2;L导体的长度m;图 电阻应变片的根本结构电阻应变片主要由四局部组成。如上图所示,电阻丝是应变片敏感元件;基片、覆盖片起定位和保护电阻丝的作用,并使电阻丝和被测试件之间绝缘;引出线用以连接测量导线。2.电阻应变片压力传感器各种材料的选择和参数计算2.1弹性元件 弹性元件在传感器技术中占有极重要的地位。在
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