傳感器綜合實(shí)驗(yàn)電子稱的設(shè)計(jì)與制作

工程一：電子稱的設(shè)計(jì)與制造技藝訓(xùn)練目的要求:

1.了解傳感器的作用與工程運(yùn)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)變丈量電路的設(shè)計(jì)與制造5.掌握電橋丈量電路的制造要領(lǐng)1.1傳感器根底知識(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)械電子安裝。如以下圖所示: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)展轉(zhuǎn)換輸出。輔助器件那么是對(duì)敏感器件輸出的電信號(hào)進(jìn)展放大、阻抗匹配，以便于后續(xù)儀表接入。如以下圖的溫度電阻。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,分量,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，顏色機(jī)械式,電氣式,光學(xué)式，流體式等。2)按任務(wù)原理分類:切削力丈量應(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)象輸入能量使其任務(wù).例如:熱電偶溫度計(jì),壓電式加速度計(jì).能量控制型:從外部供應(yīng)能量并由被丈量控制外部供應(yīng)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：依托敏感元件資料本身物理性質(zhì)的變化來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)變換。如:水銀溫度計(jì)。構(gòu)外型：依托傳感器構(gòu)造參數(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)——被丈量，包括修飾被丈量的定語(yǔ)；第二級(jí)修飾語(yǔ)——轉(zhuǎn)換原理，普通可后續(xù)以“式〞字；第三級(jí)修飾語(yǔ)——特征描畫，指必需強(qiáng)調(diào)的傳感器構(gòu)造、性能、資料特征、敏感元件及其它必要的性能特征，普通可后續(xù)以“型〞字；第四級(jí)修飾語(yǔ)——主要技術(shù)目的〔量程、準(zhǔn)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)儀表可以準(zhǔn)確檢測(cè)出被丈量最小變化值的才干。輸入量從某個(gè)恣意值緩慢添加，直到可以丈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向與滿量程輸出的百分比來(lái)表示的，如以下圖所示。線性度可用非線性誤差來(lái)表示，計(jì)算式為：4.遲滯遲滯特性闡明檢測(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。如右以下圖所示。經(jīng)過實(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)的根本組成一個(gè)完好的檢測(cè)系統(tǒng)或檢測(cè)安裝通常是由傳感器、丈量電路和顯示記錄安裝等幾部分組成。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與被丈量真值x0的比值，常用百分?jǐn)?shù)表示，即

相對(duì)誤差比絕對(duì)誤差能更好地闡明丈量的準(zhǔn)確程度。在上面的例子中:

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

假設(shè)以丈量?jī)x表整個(gè)量程中，能夠出現(xiàn)的絕對(duì)誤差最大值δm替代δ，那么可得到最大援用誤差r0m。對(duì)一臺(tái)確定的儀表或一個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)，最大援用誤差就是一個(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)任務(wù)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)金屬資料，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)變計(jì)簡(jiǎn)化為：優(yōu)點(diǎn)：靈敏度大;體積小;缺陷：溫度穩(wěn)定性和可反復(fù)性不如金屬應(yīng)變片。3)應(yīng)變片的主要參數(shù)其它表示應(yīng)變計(jì)性能的參數(shù)〔任務(wù)溫度、滯后、蠕變、零漂以及疲勞壽命、橫向靈敏度等〕。幾何參數(shù)：表距L和絲柵寬度b，制造廠常用b×L表示。電阻值：應(yīng)變計(jì)的原始電阻值。靈敏系數(shù)：表示應(yīng)變計(jì)變換性能的重要參數(shù)。4)應(yīng)變片丈量電路VER1R2R3R45)運(yùn)用：測(cè)力6)規(guī)范產(chǎn)品7)案例：橋梁固有頻率丈量案例：電子稱原理將物品分量經(jīng)過懸臂梁轉(zhuǎn)化構(gòu)造變形再經(jīng)過應(yīng)變片轉(zhuǎn)化為電量輸出。1.5電子稱的制造

1、原理

如下圖，采用E350~ZAA箔式應(yīng)變片，其常態(tài)阻值為350Ω。2、元件選擇

1〕IC1選用ICL7126集成塊；IC2、IC3選用高精度低溫標(biāo)精細(xì)運(yùn)放OP-07；IC4選用LM385－1.2V。

2〕傳感器RI選用E350－ZAA箔式電阻應(yīng)變片，其常態(tài)阻值為350Ω。

3〕各電阻元件宜選用精細(xì)金屬膜電阻。

4〕RPI選用精細(xì)多圈電位器，RP2、RP3經(jīng)調(diào)試后可分別用精細(xì)金屬膜電阻替代。

5〕電容中C1選用云母電容或瓷介電容。3、制造1〕電子線路的制造元件布置：橫平豎直，間距適當(dāng)；錫焊：控制焊點(diǎn)大小，留意虛焊；2〕變形鋼件的制造可用普通鋼鋸條制造，先將鋸齒磨平，再將鋸條加熱彎成“U〞形，并在對(duì)應(yīng)位置鉆孔，以裝顯示部件。然后再進(jìn)展淬火和外表處置，秤鉤粘于鋼件底部。應(yīng)變片用應(yīng)變膠粘劑粘接于鋼件變形最大的部位。4、調(diào)試1〕在秤體自然下垂無(wú)負(fù)載時(shí)調(diào)RP1，顯示為零；

2〕再調(diào)整RP2，使秤體承當(dāng)滿量程2千克時(shí)顯示滿量程值；

3〕然后在秤鉤下懸掛1千克的規(guī)范砝碼，察看顯示器能否顯示1.000，如有偏向，可調(diào)整RP3值，使之準(zhǔn)確顯示1.000；

4〕重新進(jìn)展2、3步驟，使之均滿足要求為止；

5〕準(zhǔn)確丈量RP2、RP3值，用固定精細(xì)電阻替代；思索題l.檢測(cè)系統(tǒng)