电阻应变片式压力传感器1 (1)
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应变式压力传感器的原理及应用
一、应变式压力传感器的工作原理
应变式压力传感器是通过应变测量物体受力大小的一种传感器。
其工作原理是:在物体内部或表面放置应变片,当外部施加压力时,应变片就会发生形变并沿着其敏感方向产生感应电阻的变化。
传感器接收感应电阻的信号,并将其转化为电信号输出。
因此,当外界的压力改变时,应变感应电阻的值也随之改变,进而实现对压力变化的检测与测量。
二、应变式压力传感器在电子秤中的应用
电子秤是应变式压力传感器的主要应用领域之一。
在电子秤中,传感器被安装在秤盘下面,在物品放在秤盘上时,其所承受的重力会被传感器感知并转化为电信号,进而计算出物品的重量。
目前,市面上电子秤的类型繁多,其中最为流行的是称重范围较小(数百克至数千克)的电子秤。
这类秤采用应变式压力传感器作为其核心部件,具有灵敏度高、精度高、反应迅速的特点。
同时,由于应变式压应力传感器具有结构简单,易于维护等优点,因此在电子秤中的应用也较为广泛。
《传感器与检测技术》题库一、填空:1,测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。
2.霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小。
3.热电偶所产生的热电势是两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的,其表达式为Eab (T ,To )=T B A TT BA 0d )(N N ln )T T (e k 0σ-σ⎰+-。
在热电偶温度补偿中补偿导线法(即冷端延长线法)是在连接导线和热电偶之间,接入延长线,它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方,以减小冷端温度变化的影响。
4.压磁式传感器的工作原理是:某些铁磁物质在外界机械力作用下,其内部产生机械压力,从而引起极化现象,这种现象称为正压电效应。
相反,某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形,这种现象称为负压电效应。
(2分)5. 变气隙式自感传感器,当街铁移动靠近铁芯时,铁芯上的线圈电感量(①增加②减小③不变)6. 仪表的精度等级是用仪表的(① 相对误差 ② 绝对误差 ③ 引用误差)来表示的7 电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系,除(① 变面积型 ② 变极距型 ③ 变介电常数型)外是线性的。
8、变面积式自感传感器,当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积增大时,铁心上线圈的电感量(①增大,②减小,③不变)。
9、在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中,(①变面积型,②变极距型,③变介电常数型)是线性的关系。
10、在变压器式传感器中,原方和副方互感M 的大小与原方线圈的匝数成(①正比,②反比,③不成比例),与副方线圈的匝数成(①正比,②反比,③不成比例),与回路中磁阻成(①正比,②反比,③不成比例)。
11、传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置,传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件 和产生可用信号输出的转换元件以及相应的信号调节转换电路组成。
电阻应变片压力传感器实验报告电阻应变式传感器&压力传感器实验报告电阻应变式传感器&压力传感器——实验报告院系:管理学院姓名:胡阳学号:PB12214074电阻应变式传感器实验内容1、自己设法确认各传感器的受力是拉伸还是压缩力,并用图示说明。
2、利用所提供的元件连接单臂电桥,桥电压由万用表给出,记下零点电压。
3、依次增加砝码,测量单臂电桥的m~U定标曲线。
有了定标曲线后,就作成了一台简易的电子秤。
提示:电子秤的量程约2公斤,请勿加载过重的物体,以免损坏应变片。
4、测量待测物体的质量。
5、连接全桥电路,重复1~3步。
6、比较电路的灵敏度。
7、实验总结数据处理:1.单臂,全桥的定标线(一)单臂电桥-52.6-52.7U/mV-52.9-53.0-53.1-53.20100200300400500m/gLinear Regression for Data1_B:Y = A + B * XParameter Value Error------------------------------------------------------------A -53.17155 0.00501B 0.00107 1.65553E-5------------------------------------------------------------ R SD N P------------------------------------------------------------ 0.99952 0.00692 6 0.0001(二)全桥:0.0530.0520.051U/V0.0490.0480100200300400500600m/gLinear Regression for Data1_B:Y = A + B * XParameter Value Error------------------------------------------------------------A 0.05271 2.06453E-5B -7.33992E-6 5.71108E-8------------------------------------------------------------R SD N P-------------------------------------------------------------0.99985 3.02908E-5 7 0.0001------------------------------------------------------------2、待测物体质量,比较两种电路灵敏度:单臂电桥:U= -53.17155 +0.00107 * m ; 待测物体电压:-52.57mV代入式子求得待测物体质量:m=562.20g全桥电路:U=0.05271 +(-7.33992E-6)* m;待测物体电压:0.0493V代入式子求得待测物体质量:m=464.58g单臂电桥S1=0.00107(mV/g)全桥电路S2=0.00734(mV/g)可知S3S2S1,即全桥电路的灵敏度高,单臂电桥的灵敏度低。
《传感器与检测技术》题库一、填空:1,测量系统的静态特性指标主要有线性度、迟滞、重复性、分辨力、稳定性、温度稳定性、各种抗干扰稳定性等。
2.霍尔元件灵敏度的物理意义是表示在单位磁感应强度相单位控制电流时的霍尔电势大小。
3.热电偶所产生的热电势是两种导体的接触电势和单一导体的温差电势组成的,其表达式为Eab (T ,To )=T B A TT BA 0d )(N N ln )T T (e k 0σ-σ⎰+-。
在热电偶温度补偿中补偿导线法(即冷端延长线法)是在连接导线和热电偶之间,接入延长线,它的作用是将热电偶的参考端移至离热源较远并且环境温度较稳定的地方,以减小冷端温度变化的影响。
4.压磁式传感器的工作原理是:某些铁磁物质在外界机械力作用下,其内部产生机械压力,从而引起极化现象,这种现象称为正压电效应。
相反,某些铁磁物质在外界磁场的作用下会产生机械变形,这种现象称为负压电效应。
(2分)5. 变气隙式自感传感器,当街铁移动靠近铁芯时,铁芯上的线圈电感量(①增加②减小③不变)6. 仪表的精度等级是用仪表的(① 相对误差 ② 绝对误差 ③ 引用误差)来表示的7 电容传感器的输入被测量与输出被测量间的关系,除(① 变面积型 ② 变极距型 ③ 变介电常数型)外是线性的。
8、变面积式自感传感器,当衔铁移动使磁路中空气缝隙的面积增大时,铁心上线圈的电感量(①增大,②减小,③不变)。
9、在平行极板电容传感器的输入被测量与输出电容值之间的关系中,(①变面积型,②变极距型,③变介电常数型)是线性的关系。
10、在变压器式传感器中,原方和副方互感M 的大小与原方线圈的匝数成(①正比,②反比,③不成比例),与副方线圈的匝数成(①正比,②反比,③不成比例),与回路中磁阻成(①正比,②反比,③不成比例)。
11、传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律转换成可用输出信号的器件或装置,传感器通常由直接响应于被测量的敏感元件 和产生可用信号输出的转换元件以及相应的信号调节转换电路组成。
CFBLY轮辐压力传感器就是一款应变片式压力传感器,其工作原理是运用了应变式,量程是200kg~100t之间,已经广泛应用于工业系统中力的测量和天车秤、轨道衡、料斗秤等各种称重、测力的工业自动化测量控制系统。
应变式压力传感器,从字面了解,其应变式是原理,其压力传感器是产品类型,而CFBLY轮辐压力传感器就是这样的一款传感器。
1、应变式原理
其内部基本构造一般是由敏感栅、基底、引线、盖片等组成。
敏感栅由直径为0.01-0.05mm、高电阻系数的细丝弯曲而成栅状,它实际上是一个电阻元件,是电阻应变片感受构件应变的敏感部分。
敏感栅用粘合剂将其固定在基底上。
基底的作用应保证将构件上应变准确地传递到敏感栅上去。
因此它必须作得很薄,一般为
0.03-0.06mm,使它能与试件及敏感栅牢固地粘结在一起。
2、压力传感器外形尺寸简图:
3、压力传感器主要量程型号:
蚌埠高灵传感系统工程有限公司在自主创新的基础上开发生产出力敏系列各类传感器上百个品种,各种应用仪器仪表和系统,以及各种起重机械超载保护装置,可以广泛应用于油田、化工、汽车、起重机械、建设、建材、机械加工、热电、军工、交通等领域。
公司除大规模生产各种规格的高精度、高稳定性、高可靠性常规产品外,还可根据用户具体要求设计特殊的非标传感器,以满足用户的特殊要求。
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基于电阻应变片的压力传感器设计一、设计初衷:随着技术的进步,由称重传感器制作的电子衡器已广泛地应用到各行各业,实现了对物料的快速、准确的称量,特别是随着微处理机的出现,工业生产过程自动化程度化的不断提高,称重传感器已成为过程控制中的一种必需的装置,从以前不能称重的大型罐、料斗等重量计测以及吊车秤、汽车秤等计测控制,到混合分配多种原料的配料系统、生产工艺中的自动检测和粉粒体进料量控制等,都应用了称重传感器,目前,称重传感器几乎运用到了所有的称重领域。
本设计的称重传感器就是利用应变片阻值的变化量来确定弹性元件的微小应变,从而利用力,受力面积及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。
应变片阻值的变化可以通过后续的处理电路求得。
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。
由于传感器输出的信号是微弱信号,故需要对其进行放大处理;由于传感器输出的信号里混有干扰信号,故需要对其进行检波滤波;由于传感器输出的信号通常都伴随着很大的共模电压(包括干扰电压),故需要设计共模抑制电路。
除此之外,还要设计调零电路。
二、初始条件:采用电阻应变片设计测量力、压力、加速度、位移等物理量的传感器,设计时自行确定被测变量及测试范围,并根据测量的需要选择应变片的型号、数量、粘贴方式以及弹性元件的结构形式、相关测试电路等。
三、方案的选择此次传感器课程设计选用应变式拉压传感器。
设计中只要把应半片贴在承受负载的弹性元件上,通过测量弹性元件的应变大小即可求出对应的负载大小,而弹性元件的应变大小可以通过应变片电阻大小的变化量来求得。
故可以通过选择不同的弹性元件和测量电路来提出不同的方案。
四、方案的制定1、根据弹性体的结构形式的不同可分为:轮辐式,梁式,环式,柱式等。
在测量拉/压力上主要用到的是柱式传感器。
柱式传感器的弹性元件分为实心和空心两种,如图1.1所示。
(a是实心,b是空心)1.1 柱式传感器的弹性元件应变片将应变的变化转换成电阻相对变化ΔR/R,要把电阻的变化转换成电压或电流的变化,才能用电测仪表进行测量。
应变片压力传感器原理及应用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部分之一。
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紧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。
这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小,一般这种应变片都组成应变电桥,并通过后续的仪表放大器进行放大,再传输给处理电路(通常是 A/D转换和CPU)显示或执行机构。
金属电阻应变片的内部结构如图1所示,是电阻应变片的结构示意图,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部分组成。
根据不同的用途,电阻应变片的阻值可以由设计者设计,但电阻的取值范围应注意:阻值太小,所需的驱动电流太大,同时应变片的发热致使本身的温度过高,不同的环境中使用,使应变片的阻值变化太大,输出零点漂移明显,调零电路过于复杂。
而电阻太大,阻抗太高,抗外界的电磁干扰能力较差。
一般均为几十欧至几十千欧左右。
电阻应变片的工作原理金属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:ρ——金属导体的电阻率(Ω·cm2/m)S——导体的截面积(cm2)L——导体的长度(m)我们以金属丝应变电阻为例,当金属丝受外力作用时,其长度和截面积都会发生变化,从上式中可很容易看出,其电阻值即会发生改变,假如金属丝受外力作用而伸长时,其长度增加,而截面积减少,电阻值便会增大。
当金属丝受外力作用而压缩时,长度减小而截面增加,电阻值则会减小。
只要测出加在电阻的变化(通常是测量电阻两端的电压),即可获得应变金属丝的应变情况。
2、陶瓷压力传感器原理及应用抗腐蚀的陶瓷压力传感器没有液体的传递,压力直接作用在陶瓷膜片的前表面,使膜片产生微小的形变,厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面,连接成一个惠斯通电桥 (闭桥),由于压敏电阻的压阻效应,使电桥产生一个及压力成正比的高度线性、及激励电压也成正比的电压信号,标准的信号根据压力量程的不同标定为2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等,可以和应变式传感器相兼容。
基于电阻应变片的压力传感器设计一、设计初衷:随着技术的进步,由称重传感器制作的电子衡器已广泛地应用到各行各业,实现了对物料的快速、准确的称量,特别是随着微处理机的出现,工业生产过程自动化程度化的不断提高,称重传感器已成为过程控制中的一种必需的装置,从以前不能称重的大型罐、料斗等重量计测以及吊车秤、汽车秤等计测控制,到混合分配多种原料的配料系统、生产工艺中的自动检测和粉粒体进料量控制等,都应用了称重传感器,目前,称重传感器几乎运用到了所有的称重领域。
本设计的称重传感器就是利用应变片阻值的变化量来确定弹性元件的微小应变,从而利用力,受力面积及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。
应变片阻值的变化可以通过后续的处理电路求得。
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。
由于传感器输出的信号是微弱信号,故需要对其进行放大处理;由于传感器输出的信号里混有干扰信号,故需要对其进行检波滤波;由于传感器输出的信号通常都伴随着很大的共模电压(包括干扰电压),故需要设计共模抑制电路。
除此之外,还要设计调零电路。
二、初始条件:采用电阻应变片设计测量力、压力、加速度、位移等物理量的传感器,设计时自行确定被测变量及测试范围,并根据测量的需要选择应变片的型号、数量、粘贴方式以及弹性元件的结构形式、相关测试电路等。
三、方案的选择此次传感器课程设计选用应变式拉压传感器。
设计中只要把应半片贴在承受负载的弹性元件上,通过测量弹性元件的应变大小即可求出对应的负载大小,而弹性元件的应变大小可以通过应变片电阻大小的变化量来求得。
故可以通过选择不同的弹性元件和测量电路来提出不同的方案。
四、方案的制定1、根据弹性体的结构形式的不同可分为:轮辐式,梁式,环式,柱式等。
在测量拉/压力上主要用到的是柱式传感器。
柱式传感器的弹性元件分为实心和空心两种,如图1.1所示。
(a 是实心,b 是空心)1.1 柱式传感器的弹性元件应变片将应变的变化转换成电阻相对变化ΔR/R ,要把电阻的变化转换成电压或电流的变化,才能用电测仪表进行测量。
第一章检测技术的基础知识一、填空题1.检测技术是一门以研究自动检测系统中的信息提取、信息转换以及信息处理的理论和技术为主要内容的应用技术学科。
2.一个完整的检测系统或检测装置通常由传感器、测量电路和输出单元及显示装置等部分组成。
3.传感器一般由敏感元件、转换元件和转换电路三部分组成,其中敏感元件是必不可少的。
4.在选用仪表时,最好能使其工作在不小于满刻度值2/3 的区域。
5.准确度表征系统误差的大小程度,精密度表征随机误差的大小程度,而精确度则指准确度和精密度的综合结果。
6.仪表准确度等级是由系统误差中的基本误差决定的,而精密度是由随机误差和系统误差中的附加误差决定的。
7、若已知某直流电压的大致范围,选择测量仪表时,应尽可能选用那些其量程大于被测电压而又小于被测电压1.5倍的电压表。
(因为U≥2/3Umax)二、选择题1.在一个完整的检测系统中,完成信息采集和信息转换主要依靠 A 。
A.传感器 B. 测量电路 C. 输出单元2.构成一个传感受器必不可少的部分是 B 。
A.转换元件B.敏感元件C.转换电路D.嵌入式微处理器3.有四台量程均为0-600℃的测量仪表。
今要测一约为500℃的温度,要求相对误差≤2.5%,选用精度为 D 的最为合理。
A.5.0级B.2.5级C.2.0级D.1.5级4.有四台量程不同,但精度等级均为1.0级的测温仪表。
今欲测250℃的温度,选用量程为 C 的最为合理。
A.0~1000℃B.300~500℃C.0~300℃D.0~500℃5.某采购员分别在三家商店购买100kg大米、10kg苹果、1kg巧克力,发现缺少约0.5kg,但该采购员对卖巧克力的商店意见最大,在这个例子中,产生此心理作用的主要因素是B。
A.绝对误差B.示值相对误差C.满度相对误差D.精度等级6.在选购线性仪器时,必须在同一系列的仪表中选择适当的量程。
这时必须考虑到应尽量使选购的仪表量程为欲测量的C左右为宜。