传感器课程设计(2).pdf
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1、哈尔滨远东理工学院 传感器课程设计 小型称重系统设计 姓名: 专业:电子信息工程 学号: 指导教师: 机器人学院 二 0 一七年六月二十五日 目录 第 1 章 绪论 1.1 选题背景 . 1.2 目的和意义 . 第 2 章 设计方案及其论述 2.1 模型建立及电路原理. 2.2 电路图 4 第 3 章 数据图表及分析. 6 3.1 数据图表 6 3.2 数据分析 7 结论 . 8 第 1 章 绪论 1.1 选题背景 称重技术自古以来就被人们所重视,作为一种计量手段,广泛应用于工农业、科研、 交通、内外贸易等各个领域, 与人民的生活紧密相连。 电子称重器是电子称重器中的一种, 称重器是国家法定计
2、量器具,是国计民生、国防建设、科学研究、内外贸易不可缺少的计 量设备,称重器产品技术水平的高低,将直接影响各行各业的现代化水平和社会经济效益 的提高。因此,称重技术的研究和称重器工业的发展各国都非常重视。工业生产中,称重 传感器已渗透到诸如工业生产、宇宙开发、海洋探测、环境保护、资源调查、医学诊断、 生物工程、甚至文物保护等等极其之泛的领域,可以毫不夸张地说,从茫茫的太空,到浩 瀚的海洋,以至各种复杂的工程系统,几乎每一个现代化项目,都离不开各种各样的传感 器。本实验是利用金属箔式应变片设计一个小型称重装置。硬件部分是在Multisim中仿 真设计,使用电压变化进行模拟测量物体重量从而达到实验
3、效果。 1.2 目的和意义 1)掌握金属箔式应变片的应变效应,单臂、全桥电桥工作原理和性能。 2)学会建立仿真模型。 3)比较单臂双臂与全桥电桥的不同性能、了解其特点。 4)学会使用全桥电路。 5)了解物体重量与电压的关系效应。 6)了解电路原理。 第 2 章 设计方案及其论述 2.1 模型建立及电路原理 1. 传感器模型的建立 电阻应变片的工作原理是基于电阻应变效应,即在导体产生机械变形时,它的 电阻值相应发生变化。应变片是由金属导体或半导体制成的电阻体,其阻值将随着 压力所产生的变化而变化。对于金属导体,电阻变化率的表达式为: 0 k通常把单位应变所引起电阻相对变化称作电阻丝的灵敏系数,对
4、于金属导体,其 表达式为: 所以: 在外力作用下 , 应变片产生变化, 同时应变片电阻也发生相应变化。当测得阻值变 化为R时,可得到应变值 ,根据应力与应变关系,得到应力值为 式中:-应力,-应变(为轴向应变),E-材料的弹性模量。 又重力G与应力 的关系为: 式中: G-重力 ,S-应变片截面积 根据以上各式可得到: 由此得出应变片电阻与重物质量的关系,即 根据应变片常用的材料(如康铜)取 所以在 Multisim中可用建立以下模型来代替应变片进行仿真,模型如图2-1 图 2-1 2. 桥路部分电路原理 电阻应变计把机械应变转换成R/R 后,必须采用转换电路通常采用惠斯登电 桥电路实现这种转
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