傳感器課程設計.doc
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哈爾濱遠東理工學院 傳感器課程設計 小型稱重系統(tǒng)設計 姓 名： ?！ I(yè)： 電子信息工程 學 號： 指導教師： 機器人學院 二0一七年六月二十五日 目 錄 第1章 緒 論 1 1.1 選題背景 1 1.2 目的和意義 1 第2章 設計方案及其論述 2 2.1 模型建立及電路原理 2 2.2 電路圖 4 第3章 數(shù)據(jù)圖表及分析 6 3.1 數(shù)據(jù)圖表 6 3.2 數(shù)據(jù)分析 7 結 論 8 第1章 緒 論 1.1 選題背景 稱重技術自古以來就被人們所重視，作為一種計量手段，廣泛應用于工農(nóng)業(yè)、科研、交通、內外貿易等各個領域，與人民的生活緊密相連。電子稱重器是電子稱重器中的一種，稱重器是國家法定計量器具，是國計民生、國防建設、科學研究、內外貿易不可缺少的計量設備，稱重器產(chǎn)品技術水平的高低，將直接影響各行各業(yè)的現(xiàn)代化水平和社會經(jīng)濟效益的提高。因此，稱重技術的研究和稱重器工業(yè)的發(fā)展各國都非常重視。工業(yè)生產(chǎn)中，稱重傳感器已滲透到諸如工業(yè)生產(chǎn)、宇宙開發(fā)、海洋探測、環(huán)境保護、資源調查、醫(yī)學診斷、生物工程、甚至文物保護等等極其之泛的領域，可以毫不夸張地說，從茫茫的太空，到浩瀚的海洋，以至各種復雜的工程系統(tǒng)，幾乎每一個現(xiàn)代化項目，都離不開各種各樣的傳感器。本實驗是利用金屬箔式應變片設計一個小型稱重裝置。硬件部分是在Multisim中仿真設計，使用電壓變化進行模擬測量物體重量從而達到實驗效果。 1.2 目的和意義 1）掌握金屬箔式應變片的應變效應，單臂、全橋電橋工作原理和性能。 2）學會建立仿真模型。 3）比較單臂雙臂與全橋電橋的不同性能、了解其特點。 4）學會使用全橋電路。 5）了解物體重量與電壓的關系效應。 6）了解電路原理。 第2章 設計方案及其論述 2.1 模型建立及電路原理 1.傳感器模型的建立 電阻應變片的工作原理是基于電阻應變效應，即在導體產(chǎn)生機械變形時，它的電阻值相應發(fā)生變化。應變片是由金屬導體或半導體制成的電阻體，其阻值將隨著壓力所產(chǎn)生的變化而變化。對于金屬導體，電阻變化率的表達式為： 通常把單位應變所引起電阻相對變化稱作電阻絲的靈敏系數(shù)，對于金屬導體，其表達式為： 所以： 在外力作用下,應變片產(chǎn)生變化,同時應變片電阻也發(fā)生相應變化。當測得阻值變化為△R時，可得到應變值ε，根據(jù)應力與應變關系，得到應力值為 式中： σ-應力,ε-應變（為軸向應變），E-材料的彈性模量。 又重力G與應力σ的關系為： 式中： G-重力,S-應變片截面積 根據(jù)以上各式可得到： 由此得出應變片電阻與重物質量的關系，即 根據(jù)應變片常用的材料（如康銅）取 所以在Multisim中可用建立以下模型來代替應變片進行仿真，模型如圖2-1 圖2-1 2.橋路部分電路原理 電阻應變計把機械應變轉換成ΔR/R后，必須采用轉換電路通常采用惠斯登電橋電路實現(xiàn)這種轉換。單臂電橋,如圖2-2 圖2-2 當電橋平衡時,相對的兩臂電阻乘積相等,即： 設橋臂比n=R2/R1 由于R1<
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