智能压力传感器的设计.

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1、辽宁石油化工大学毕业设计（论文）题a智能压力传感器设计学院信息与控制工程学院专业测控技术与仪器班级0902班姓名康皙宁学090302221指导教师张凯举曰期2013-6-10目录觀21•弓I胃21.1课题研宄竹景21.2传感器发展动态21.3选题一一电阻应变式传感器22.传感器的相关知识32.1传感器概念42.2传感器的工作原理42.3传感器的组成结构53.设计原理63.1柱形应变式力传感器63.2电桥原理83.3灵敏度84.电阻应变片的相关知识84.1电阻应变片的结构和工作原理94.2电阻一应变效应94.3电阻应变片105.弹性元件设计126.传感器制作146.1所需材料及设备146.

2、2贴片157.总结15翻16参考文献17摘要传感器技术在当代科技领域占有十分重要的地位。传感器的种类很多，其屮的电阻应变式传感器就是应用及其广泛的一种。本文重点介绍基于应变电阻的柱式压力传感器的设计原理及参数计算。关键词:应变式压力传感器;电阻应变片；测量电桥第一章.引言1.1课题研宄背景现代信息技术的三大基础是信息的拾取、传输和处理技术，也就是传感技术、通信技术和计算机技术，它们分别构成了信息技术系统的“感官”、“神经”、“大脑”。如果没有“感官”感受信息，或者“感官”迟钝，都难以形成高精度、高反应速度的控制系统。可见传感器技术是一种和其他多种现代科学技术密切相关的尖端技术。应变式力传

3、感器用作静态、动态条件下测力或称重，在我国工业生产过程检测与控制、自动计量等领域已人量应用。随着技术进步以及用现代电子信息技术改造传统产业的深入，其需求量日趋增加。传感器是测量装置和控制系统的首要环节。如果没有传感器对原始参数进行精确可靠的测量，那么，无论是信号转换或信息处理，或者最佳数据的显示和控制，都将成为一句空话。可以说，没有精确可靠的传感器，就没有精确可靠的自动检测和控制系统。现代电子技术和电子计算机为信息转换与处理提供了极其完善的手段，使检测与控制技术发展到崭新阶段。但是如果没右各种精确可靠的传感器去检测各种原始数据并提供真实的信息，那么，电子计算机也无法发挥其应有的作用。1.

4、2传感器发展动态传感器技术所涉及的知识非常广泛，渗透到各个学科领域。但是它们的共性是利用物理定律和物质的物理特性，将非电量转换成电量。所以如何采用新技术、新工艺、新材料以及探索新理论，以达到高质量的转换效能，是总的发展途径。由于科学技术迅猛发展，工艺过程自动化程度越来越高，因此对测控系统的精度提出更高的要求。近年来，微型计算机组成的测控系统己经在许多领域得到应用,而传感器作为微型机的接U必须解决相容技术，根据这些吋代特点，传感器将向以下几个方面发展：为了提高测控精度，必须使传感器的精度尽可能提高，例如对于火箭发动机燃烧室的压力测量，希望测量精度的功能优于0.1%，对超精度加工“在线”检测

5、精度高于0.1mm,因此需要研制出高精度的传感器，以满足测量的需求。目前我国以研制出精度优于0.05%传感器。1.3选题一一电阻应变式传感器电阻松变式传感器具奋悠久的历史。将电阻应变片粘贴到各种弹性敏感元件上，可构成测量位移、力、力矩、压力等各种参数的电阻应变式传感。电阻应变式传感器具有以下很多优点：结构简单，使用方便，性能稳定、可靠；易于实现测试过程动化合多点同步测量、远距离测量和遥测；灵敏度高，测量速度快，适合静态、动态测量；可以测量多种物理量。电阻应变式传感器的结构和工作原理很简单。电阻应变式式传感器由弹性敏感元件与电阻应变片构成。弹性元件在感受被测量时将产生变形，其表而产生应变。

6、而粘贴在敏感元件表面的电阻应变片将随着弹性敏感元件产生变形，因此电阻应变片的电阻值也产生相座的变化。这样，测量电阻应变片的电阻值变化就可以确定被测量的大小了。本次设计制作柱式压力传感器，柱式传感器的弹性元件分为实心和空心两种。应变片粘贴在弹性体外壁应力均匀的中间部分，并均匀对称地粘贴多片。因为弹性元件的高度对传感器的精度和动态特性有影响。所以对实心圆柱，一般取2D+L,而空心圆柱一般取H>D-d+L，式中H为圆柱体高度，D为圆柱外径，d为空心圆柱内径，L为应变片基长。根据材料力学和惠斯顿电桥原理（均为全桥工作方式）。柱（筒）式弹性元件的参数可用下式计算:sJ1+^FxlO-2AE式中S—

7、—传感器的灵敏度（mV八0,静态使用时可取1〜1.5mV/V那；如进行灵敏度补尝及线性补偿等，上列值应再乘以1.2〜1.25倍；u—一料的泊松比;F一一传感器的额定负荷；K一一应变计的灵敏系数；E一一材料的弹性模量；A一一弹性元件贴片部位的截面积：圆筒式:圆柱式:A=z/4(D2-d2)A选择D与d时，要考虑到构件的稳定性及加工条件，圆筒式的壁不能太薄。两端的刚度耍足够。当安装、紧M传感器时，不应使中段产生腰鼓变形。过渡部分的圆弧半