傳感器綜合實(shí)驗(yàn)電子稱的設(shè)計(jì)與制作

項(xiàng)目一：電子稱的設(shè)計(jì)與制作技能訓(xùn)練目標(biāo)要求:

1.了解傳感器的作用與工程應(yīng)用情況

2.了解傳感器的分類

3.了解應(yīng)變片的原理與用途4.學(xué)會(huì)應(yīng)變測(cè)量電路的設(shè)計(jì)與制作5.掌握電橋測(cè)量電路的制作要領(lǐng)1.1傳感器基礎(chǔ)知識(shí)1.1.1概述

1.定義

傳感器就是能感知外界信息并能按一定規(guī)律將這些信息轉(zhuǎn)換成可用信號(hào)的機(jī)械電子裝置。如下圖所示:物理量電量

2.傳感器的組成

傳感器由敏感器件與輔助器件組成。敏感器件的作用是感受被測(cè)物理量，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換輸出。輔助器件則是對(duì)敏感器件輸出的電信號(hào)進(jìn)行放大、阻抗匹配，以便于后續(xù)儀表接入。如下圖的溫度電阻。

dV3.傳感器的分類1)按被測(cè)物理量分類常見(jiàn)的被測(cè)物理量機(jī)械量:長(zhǎng)度,厚度,位移,速度,加速度,

旋轉(zhuǎn)角,轉(zhuǎn)數(shù),質(zhì)量,重量,力,

壓力,真空度,力矩,風(fēng)速,流速,

流量;聲:聲壓,噪聲.磁:磁通,磁場(chǎng).溫度:溫度,熱量,比熱.光：亮度，色彩機(jī)械式,電氣式,光學(xué)式，流體式等。2)按工作原理分類:切削力測(cè)量應(yīng)變片動(dòng)圈式磁電傳感器

能量轉(zhuǎn)換型和能量控制型.3)按信號(hào)變換特征:能量轉(zhuǎn)換型:直接由被測(cè)對(duì)象輸入能量使其工作.

例如:熱電偶溫度計(jì),壓電式加速度計(jì).能量控制型:從外部供給能量并由被測(cè)量控制外部供給能量的變化.例如:電阻應(yīng)變片.4)按敏感元件與被測(cè)對(duì)象之間的能量關(guān)系:物性型：依靠敏感元件材料本身物理性質(zhì)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)變換。如:水銀溫度計(jì)。結(jié)構(gòu)型：依靠傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)變。

5.傳感器的命名由主題詞加四級(jí)修飾語(yǔ)構(gòu)成。

主題詞——傳感器；第一級(jí)修飾語(yǔ)——被測(cè)量，包括修飾被測(cè)量的定語(yǔ)；第二級(jí)修飾語(yǔ)——轉(zhuǎn)換原理，一般可后續(xù)以“式”字；第三級(jí)修飾語(yǔ)——特征描述，指必須強(qiáng)調(diào)的傳感器結(jié)構(gòu)、性能、材料特征、敏感元件及其它必要的性能特征，一般可后續(xù)以“型”字；第四級(jí)修飾語(yǔ)——主要技術(shù)指標(biāo)（量程、精確度、靈敏度等）。1.1.2傳感器的主要特性參數(shù)1.靈敏度靈敏度是指?jìng)鞲衅骰驒z測(cè)系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)下輸出量變化和引起此變化的輸入量變化的比值。它是輸入與輸出特性曲線的斜率，如右圖所示，可表示為：

2.分辨率分辨率是指檢測(cè)儀表能夠精確檢測(cè)出被測(cè)量最小變化值的能力。輸入量從某個(gè)任意值緩慢增加，直到可以測(cè)量到輸出的變化為止，此時(shí)的輸入量就是分辨率?？梢杂媒^對(duì)值，也可以用量程的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。靈敏度愈高，分辨率愈好。

3.線性度與非線性誤差線性度是用實(shí)測(cè)的檢測(cè)系統(tǒng)輸入-—輸出特性曲線與擬合直線之間最大偏差與滿量程輸出的百分比來(lái)表示的，如下圖所示。線性度可用非線性誤差來(lái)表示，計(jì)算式為：4.遲滯遲滯特性表明檢測(cè)系統(tǒng)在正向和反向行程期間，輸入—輸出特性曲線不一致的程度。如右下圖所示。通過(guò)實(shí)驗(yàn)，找出輸出量的這種最大差值，并以滿量程輸出YFS的百分?jǐn)?shù)表示，如下式：

1.2檢測(cè)系統(tǒng)的基本組成一個(gè)完整的檢測(cè)系統(tǒng)或檢測(cè)裝置通常是由傳感器、測(cè)量電路和顯示記錄裝置等幾部分組成。檢測(cè)系統(tǒng)的組成框圖如下：1.3相對(duì)誤差相對(duì)誤差是儀表指示值的絕對(duì)誤差δ與被測(cè)量真值x0的比值，常用百分?jǐn)?shù)表示，即

相對(duì)誤差比絕對(duì)誤差能更好地說(shuō)明測(cè)量的精確程度。在上面的例子中:

引用誤差是絕對(duì)誤差與儀表量程上的比值，通常以百分?jǐn)?shù)表示。引用誤差

如果以測(cè)量?jī)x表整個(gè)量程中，可能出現(xiàn)的絕對(duì)誤差最大值δm代替δ，則可得到最大引用誤差r0m。對(duì)一臺(tái)確定的儀表或一個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)，最大引用誤差就是一個(gè)定值。

1.4電阻應(yīng)變應(yīng)變片電阻應(yīng)變片基于金屬導(dǎo)體的應(yīng)變效應(yīng)，即阻值隨機(jī)械變形的變化而發(fā)生變。1)工作原理上述任何一個(gè)參數(shù)變換均會(huì)引起電阻變化,求導(dǎo)數(shù)金屬應(yīng)變片的電阻R為代入有：金屬絲：金屬絲體積不變：有：對(duì)金屬材料，導(dǎo)電率不變：金屬絲應(yīng)變片：應(yīng)變計(jì)金屬應(yīng)變計(jì)半導(dǎo)體應(yīng)嫂變計(jì)簡(jiǎn)化為：優(yōu)點(diǎn)：靈展敏度大;體積小;缺點(diǎn)：投溫度穩(wěn)殿定性和艇可重復(fù)哈性不如場(chǎng)金屬應(yīng)錦變片。3)應(yīng)變片自的主要各參數(shù)其它表毀示應(yīng)變埋計(jì)性能俊的參數(shù)撞（工作線溫度、碼滯后、巧蠕變、宮零漂以建及疲勞錯(cuò)壽命、第橫向靈圾敏度等殊）。幾何參株數(shù)：表綁距L和絲柵臺(tái)寬度b，制造廠炸常用b×L表示。電阻值芒：應(yīng)變雹計(jì)的原職始電阻場(chǎng)值。靈敏系數(shù)檢：表示應(yīng)殺變計(jì)變換劑性能的重澡要參數(shù)。4)應(yīng)變片測(cè)雷量電路VER1R2R3R45)應(yīng)用：爪測(cè)力6)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品7)案例：橋梁固廳有頻率熄測(cè)量案例：電子稱原理將物品絨重量通磚過(guò)懸臂卵梁轉(zhuǎn)化藥結(jié)構(gòu)變悼形再通框過(guò)應(yīng)變想片轉(zhuǎn)化恥為電量袍輸出。1.5電子稱球的制作1、原理如圖所示露，采用E350報(bào)~ZAA箔式應(yīng)變遠(yuǎn)片，其常態(tài)馳阻值為350Ω。2、元件選悔擇1）IC1選用ICL磚712準(zhǔn)6集成塊；IC2、IC3選用高抽精度低佩溫標(biāo)精陵密運(yùn)放OP-攝07；IC4選用LM38惡5－1.2V。2）傳感溉器RI選用E350－ZAA箔式電市阻應(yīng)變押片，其靜常態(tài)阻搭值為350Ω。3）各電蝦阻元件響宜選用抬精密金狹屬膜電遞阻。4）RPI選用精樸密多圈野電位器盞，RP2、RP3經(jīng)調(diào)試攔后可分索別用精被密金屬遣膜電阻謠代替。5）電容抗中C1選用云旺母電容偵或瓷介盡電容。3、制作1）電子描線路的阻制作元件布崖置：橫養(yǎng)平豎直焰，間距化適當(dāng)；錫焊：控跌制焊點(diǎn)大利小，注意尿虛焊；2）變形鋼斃件的制作可用普減通鋼鋸稍條制作樣，先將須鋸齒磨賠平，再餅將鋸條秩加熱彎餅成“U”形，并門在對(duì)應(yīng)廣位置鉆俱孔，以活裝顯示副部件。自然后再他進(jìn)行淬娃火和表義面處理柿，秤鉤銅粘于鋼評(píng)件底部暑。應(yīng)變懸片用應(yīng)群變膠粘伯劑粘接毅于鋼件丑變形最鞏大的部泊位。4、調(diào)試1）在秤體躁自然下垂艙無(wú)負(fù)載時(shí)公調(diào)RP1，顯示朗為零；2）再調(diào)整RP2，使秤泡體承擔(dān)現(xiàn)滿量程2千克時(shí)量顯示滿殊量程值裕；3）然后懼在秤鉤看下懸掛1千克的爸標(biāo)準(zhǔn)砝島碼，觀匆察顯示打器是否遼顯示1.00氏0，如有偏迎差，可調(diào)悉整RP3值，使惕之準(zhǔn)確佳顯示1.0拖00；4）重新裹進(jìn)行2、3步驟，使?jié)O之均滿足擺要求為止念；5）準(zhǔn)確撐測(cè)量RP2、RP3值，用固絹定精密電耗阻代替；思考題l.檢測(cè)系甩統(tǒng)由哪商幾部分若組成?說(shuō)明各軋部分的倘作用。2.傳感器的始型號(hào)有幾異部分組成菌，各部分架有何意義?3.測(cè)量穩(wěn)壓栽電源輸出孕電壓隨負(fù)奸載變化的們情況時(shí)，閣應(yīng)當(dāng)采用辛何種測(cè)量培方法?如何進(jìn)管行?4.某線性斧位移測(cè)助量?jī)x，騎當(dāng)被測(cè)抄位移由4.5m助m變到5.0鄭mm時(shí)，位移歡測(cè)量?jī)x的盜輸出電壓搜由3.5矮V減至2.5絲式V，求該系儀器的代靈敏度員。謝謝觀編看/歡迎下載BY拐FAI漸TH就IM采EAN奪A烤VIS摔ION把OF衰GO肆OD蹤蝶ONE另CH生ERI母SHE