电阻应变式压力传感器设计 .pdfVIP

-

传感器与检测技术

电阻应变式压力传感器的设计

学院：信息技术学院

指导老师：蔡杰

班级：B1106

：张佳林

学号：0915110629

--s-

-

目录

一、设计任务分析

二、方案设计.

2.1原理简述

2.2应变片检测原理

2.3弹性元件的选择及设计

2.4应变片的选择及设计

三、单元电路的设计.

3.1电桥电路的设计

3.2放大电路的设计

3.3移相器的设计.

3.4过零比较器的设计

3.5相敏检波电路的设计

3.6低通滤波器的设计

四、误差分析.

五、心得体会.

六、致谢.

--s-

-

电阻应变式压力传感器的设计

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：

1.正确选取电阻应变片的型号、数量、粘贴方式并连接成交流电桥；

2.选取适当形式的弹性元件，完成其机械结构设计、材料选择和受力分析，

3.并根据测试极限范围进行校核；

4.完成传感器的外观与装配设计；

5.完成应变电桥输出信号的后续电路（包括放大电路、相敏检波电路、低通

滤波电路）的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的主要部件，传感器中的弹性元件感受物体的重

力并将其转化为应变片的电阻变化，再利用交流全桥测量原理得到一定大小的输

出电压，通过电路输出电压和标准重量的线性关系，建立具体的数学模型，在显

示表头中将电压（V）改为质量（kg）即可实现对物品质量的称重。

本设计所测质量范围是0-10kg，同时也将后续处理电路的电压处理为与之

对应的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。

（质量）压力电阻应变片交流电桥5KHZ交流

放大器移相器

数显表头相敏检波过零比较器

--s-

-

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）粘贴在测量压力的弹性元件表

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的电

阻产生变形，根据所测电阻变化的大小来测量未知压力，也实现本次设计未知质

量的检测。

设一根电阻丝，电阻率为，长度为,截面积为S，在未受力时的电阻值为

l

l

R=