基于电阻应变片的位移传感器课程设计

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1、武汉理工大学《传感器原理及应用》课程设计说明书1.绪论1.1相关背景传感器（英文名称：transducer/sensor）是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器的特点包括：微型化、数字化、智能化、多功能化、系统化、网络化。它是实现自动检测和自动控制的首要环节。传感器的存在和发展，让物体有了触觉、味觉和嗅觉等感官，让物体慢慢变得活了起来。通常根据其基本感知功能分为热敏元件、光敏元件、气敏元件、力敏元件、磁敏元件、湿敏元件、声敏元件、放射线敏感元

2、件、色敏元件和味敏元件等十大类。人们为了从外界获取信息，必须借助于感觉器官。而单靠人们自身的感觉器官，在研究自然现象和规律以及生产活动中它们的功能就远远不够了。为适应这种情况，就需要传感器。因此可以说，传感器是人类五官的延长，又称之为电五官。新技术革命的到来，世界开始进入信息时代。在利用信息的过程中，首先要解决的就是要获取准确可靠的信息，而传感器是获取自然和生产领域中信息的主要途径与手段。在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此可以说，没有众多的优良的传感器，现代化

3、生产也就失去了基础。在基础学科研究中，传感器更具有突出的地位。现代科学技术的发展，进入了许多新领域：例如在宏观上要观察上千光年的茫茫宇宙，微观上要观察小到fm的粒子世界，纵向上要观察长达数十万年的天体演化，短到秒的瞬间反应。此外，还出现了对深化物质认识、开拓新能源、新材料等具有重要作用的各种极端技术研究，如超高温、超低温、超高压、超高真空、11武汉理工大学《传感器原理及应用》课程设计说明书超强磁场、超弱磁场等等。显然，要获取大量人类感官无法直接获取的信息，没有相适应的传感器是不可能的。许多基础科学研究的障碍，首先就在于对象信息的获取存在困难，而一些新机理和高灵敏度的检测

4、传感器的出现，往往会导致该领域内的突破。一些传感器的发展，往往是一些边缘学科开发的先驱。传感器早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。由此可见，传感器技术在发展经济、推动社会进步方面的重要作用，是十分明显的。世界各国都十分重视这一领域的发展。相信不久的将来，传感器技术将会出现一个飞跃，达到与其重要地位相称的新水平。1.2设计概述电阻应变式传感器（straingaugetypetr

5、ansducer）以电阻应变计为转换元件的电阻式传感器。电阻应变式传感器由弹性敏感元件、电阻应变计、补偿电阻和外壳组成，可根据具体测量要求设计成多种结构形式。弹性敏感元件受到所测量的力而产生变形，并使附着其上的电阻应变计一起变形。电阻应变计再将变形转换为电阻值的变化，从而可以测量力、压力、扭矩、位移、加速度和温度等多种物理量。本次设计主要内容是基于电阻应变片的位移传感器及其放大、整流、滤波电路的设计。本次设计的主要目的和意义：根据位移传感器的测量量程以及测量精度，选取合适的电阻应变片材料、阻值以及粘贴方式，根据其需要，接成半桥单臂、半桥双臂或者是全桥的形式，由于传感器输

6、出的电压较小，而且存在着一定的干扰信号，需要经放大电路放大至伏级电压，并且经过测控电路整流滤波之后，以便后接仪表或者是A/D转换器进行数据输出。主要技术指标要求：测量量程0~100mm大位移，误差在1%以内应用范围：适用于0~100mm位移的测量，广泛应用于交通运输安全监测11武汉理工大学《传感器原理及应用》课程设计说明书中，常用在工业自动化或者建筑桥梁方面。根据位移量的大小输出大小不同的电信号，进而判断位移量的大小。1.方法论证2.1电阻应变片式位移传感器工作原理及其特点工作原理：如图2.1所示，传感器总体由6部分构成，分别是：1.测量头2.弹性元件3.弹簧4.外壳5

7、.测量杆6.调整螺母。应变式位移传感器是把被测位移量转变成弹性元件的变形和应变，弹性元件与弹簧采取串联方式，然后通过应变计和应变电桥，输出正比于被测位移的电量。通过测量电阻应变片的阻值变化，进而经过测控电路处理得到要测量的位移量。图2.1电阻应变式位移传感器结构弹性敏感元件的作用是组成传感器的主要敏感元件，要根据被测量的参数来选择其具体的结构形式，电阻应变片的作用就是传感器中的转换元件，将被测的物理量转化为电阻变化，再经过转换电路转换为具体的电量输出。电阻应变片有多种形式，常用的有丝式和箔式。它是由直径为0.02～0.05mm的康铜丝或者