電子稱測量電路

電子稱測量電路2024/3/13電子稱測量電路1.1傳感器基礎(chǔ)知識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)換成可用信號的機(jī)械電子裝置。如下圖所示:物理量電量湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程分院傳感器與檢測技術(shù)電子稱測量電路

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物理量，并對信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換輸出。輔助器件則是對敏感器件輸出的電信號進(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。dV湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程分院傳感器與檢測技術(shù)電子稱測量電路3.傳感器的分類1)按被測物理量分類常見的被測物理量機(jī)械量:長度,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.溫度:溫度,熱量,比熱.光：亮度，色彩湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程分院傳感器與檢測技術(shù)電子稱測量電路機(jī)械式,電氣式,光學(xué)式，流體式等。2)按工作原理分類:切削力測量應(yīng)變片動圈式磁電傳感器

湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程分院傳感器與檢測技術(shù)電子稱測量電路能量轉(zhuǎn)換型和能量控制型.3)按信號變換特征:能量轉(zhuǎn)換型:直接由被測對象輸入能量使其工作.

例如:熱電偶溫度計,壓電式加速度計.能量控制型:從外部供給能量并由被測量控制外部供給能量的變化.例如:電阻應(yīng)變片.湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程分院傳感器與檢測技術(shù)電子稱測量電路4)按敏感元件與被測對象之間的能量關(guān)系:物性型：依靠敏感元件材料本身物理性質(zhì)的變化來實(shí)現(xiàn)信號變換。如:水銀溫度計。結(jié)構(gòu)型：依靠傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)的變化實(shí)現(xiàn)信號轉(zhuǎn)變。湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程分院傳感器與檢測技術(shù)電子稱測量電路5.傳感器的命名由主題詞加四級修飾語構(gòu)成。

主題詞——傳感器；第一級修飾語——被測量，包括修飾被測量的定語；第二級修飾語——轉(zhuǎn)換原理，一般可后續(xù)以“式”字；第三級修飾語——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；第四級修飾語——主要技術(shù)指標(biāo)（量程、精確度、靈敏度等）。湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程分院傳感器與檢測技術(shù)電子稱測量電路1.1.2傳感器的主要特性參數(shù)1.靈敏度靈敏度是指傳感器或檢測系統(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：

湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程分院傳感器與檢測技術(shù)電子稱測量電路2.分辨率分辨率是指檢測儀表能夠精確檢測出被測量最小變化值的能力。輸入量從某個任意值緩慢增加，直到可以測量到輸出的變化為止，此時的輸入量就是分辨率?？梢杂媒^對值，也可以用量程的百分?jǐn)?shù)來表示。靈敏度愈高，分辨率愈好。湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程分院傳感器與檢測技術(shù)電子稱測量電路

3.線性度與非線性誤差線性度是用實(shí)測的檢測系統(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表示的，如下圖所示。線性度可用非線性誤差來表示，計算式為：湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程分院傳感器與檢測技術(shù)電子稱測量電路4.遲滯遲滯特性表明檢測系統(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：

湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程分院傳感器與檢測技術(shù)電子稱測量電路1.2檢測系統(tǒng)的基本組成一個完整的檢測系統(tǒng)或檢測裝置通常是由傳感器、測量電路和顯示記錄裝置等幾部分組成。檢測系統(tǒng)的組成框圖如下：湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程分院傳感器與檢測技術(shù)電子稱測量電路1.3相對誤差相對誤差是儀表指示值的絕對誤差δ與被測量真值x0的比值，常用百分?jǐn)?shù)表示，即

相對誤差比絕對誤差能更好地說明測量的精確程度。在上面的例子中:

湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程分院傳感器與檢測技術(shù)電子稱測量電路引用誤差是絕對誤差與儀表量程上的比值，通常以百分?jǐn)?shù)表示。引用誤差

如果以測量儀表整個量程中，可能出現(xiàn)的絕對誤差最大值δm代替δ，則可得到最大引用誤差r0m。對一臺確定的儀表或一個檢測系統(tǒng)，最大引用誤差就是一個定值。

湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程分院傳感器與檢測技術(shù)電子稱測量電路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。湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程分院傳感器與檢測技術(shù)電子稱測量電路1)工作原理上述任何一個參數(shù)變換均會引起電阻變化,求導(dǎo)數(shù)金屬應(yīng)變片的電阻R為代入湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程分院傳感器與檢測技術(shù)電子稱測量電路有：金屬絲：金屬絲體積不變：湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程分院傳感器與檢測技術(shù)電子稱測量電路有：對金屬材料，導(dǎo)電率不變：金屬絲應(yīng)變片：湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程分院傳感器與檢測技術(shù)電子稱測量電路應(yīng)變計金屬應(yīng)變計湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程分院傳感器與檢測技術(shù)電子稱測量電路半導(dǎo)體應(yīng)變計簡化為：優(yōu)點(diǎn)：靈敏度大;體積小;缺點(diǎn)：溫度穩(wěn)定性和可重復(fù)性不如金屬應(yīng)變片。湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程分院傳感器與檢測技術(shù)電子稱測量電路3)應(yīng)變片的主要參數(shù)

其它表示應(yīng)變計性能的參數(shù)（工作溫度、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)變計的原始電阻值。靈敏系數(shù)：表示應(yīng)變計變換性能的重要參數(shù)。湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程分院傳感器與檢測技術(shù)電子稱測量電路4)應(yīng)變片測量電路VER1R2R3R4湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程分院傳感器與檢測技術(shù)電子稱測量電路5)應(yīng)用：測力湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程分院傳感器與檢測技術(shù)電子稱測量電路6)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程分院傳感器與檢測技術(shù)電子稱測量電路7)案例：橋梁固有頻率測量湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程分院傳感器與檢測技術(shù)電子稱測量電路案例：電子稱原理將物品重量通過懸臂梁轉(zhuǎn)化結(jié)構(gòu)變形再通過應(yīng)變片轉(zhuǎn)化為電量輸出。湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程分院傳感器與檢測技術(shù)電子稱測量電路1.5電子稱的制作

1、原理

如圖所示，采用E350~ZAA箔式應(yīng)變片，其常態(tài)阻值為350Ω。湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程分院傳感器與檢測技術(shù)電子稱測量電路2、元件選擇

1）IC1選用ICL7126集成塊；IC2、IC3選用高精度低溫標(biāo)精密運(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密金屬膜電阻。

4）RPI選用精密多圈電位器，RP2、RP3經(jīng)調(diào)試后可分別用精密金屬膜電阻代替。

5）電容中C1選用云母電容或瓷介電容。湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程分院傳感器與檢測技術(shù)電子稱測量電路3、制作1）電子線路的制作元件布置：橫平豎直，間距適當(dāng)；錫焊：控制焊點(diǎn)大小，注意虛焊；2）變形鋼件的制作

可用普通鋼鋸條制作，先將鋸齒磨平，再將鋸條加熱彎成“U”形，并在對應(yīng)位置鉆孔，以裝顯示部件。然后再進(jìn)行淬火和表面處理，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。湖州職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程分院傳感器與檢測技術(shù)電子稱測量電路4、調(diào)試1）在秤體自然下垂無負(fù)載時調(diào)RP1，顯示為零；

2）再調(diào)整RP2，使