测试技术与仪器大作业—传感器综合应用

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1、HarbinInstituteofTechnology测试技术与仪器大作业（二）课程名称：机械工程测试技术基础设计题目：传感器综合应用院系：机电工程学院班级：设计者：学号：设计时间：2011年6月26日哈尔滨工业大学题目：工件大小如图，要求测量内锥（20º±0.1º）。图1一、测量方法的选择选择气动测量方法测量内锥孔的锥度。它区别于涂色方法，直接测量大小端面直径得出锥度。使锥度产品质量控制实现，数据化、趋势化从而达到稳定控制质量，提高加工效率，提高效益的目的。其原理为利用压缩空气为介质，根据压缩空气通过锥孔的测量部位时所产生的流速、流量以及压力的变化量，来间接测量锥孔大小端的直

2、径再求得锥孔的锥度。在此，选择压力式气动测量，其数学描述为：（1）式中：----测量压力----气源压力x----测量的距离A-----在忽略了空气的压缩性时为常数以x为被测量，用压力传感器精确测量值，即可得出x。对（1）式进行线性化：则令则有（2）式（2）中A可看做常数，可认为中间变量Y与x呈线性关系。一、分析测量精度D2D1L图2各量之间的几何关系有：(3)已知锥度为=20º±0.1º，，取L=10mm,可求得：则测量精度一般根据被测量的公差带利用的是误差不等式来确定，测量精度一般应达到公差带的1/5。故测量精度要小于。故测量的压力传感器的精度的可由式（1）求得，其值还和、

3、A的值有关。二、传感器的选择气体压力传感器目前最长使用的有：压阻式、电容式、压电式、晶体谐振式等。压阻式的又有硅电阻、陶瓷电阻、应变电阻等，是把压力作用转化为电阻变化的原理。电容式的主要是用陶瓷电容，是把压力作用转化为电容变化的原理。压电式的是利用压电材料，把压力的作用转化为电量的变化。晶体谐振式是把压力的作用转化为频率的变化，这种原理的应用是输出信号接近为数字信号。本例选用电阻应变片气体压力传感器。这种传感器是先将被压力转换为与其正比的弹性件的应变，再由应变片转换为电阻的变化。其特点为体积小，灵敏度高，适应性强等。下面为几种市面上的气体压力传感器：图3PTG500系列压力传感

4、器采用高精度高稳定性电阻应变计做为变送器的感压芯片，选进的贴片工艺，配套带有零点、满量程补偿，温度补偿的高精度和高稳定性放大集成电路，将被测量介质的压力转换成4～20mA、0～5VDC、0～10VDC、0.5～4.5VDC等标准电信号。产品结构采用全封焊结构，使之产品的抗冲击能力、过载能力、产品密封性等性能有了较大提高，产品最高压力可达到150MPa。一、设计测量方案第一节已经说明了基本的测量方法。具体方案为采用锥度量仪测量锥孔的锥度。HSK系列锥度量仪结构图为图4测量方案简图为如图5。信号转换、处理显示器Pc2Pc1工件锥度量仪Pg传感器3传感器2传感器1气源压力，供应两路气

5、路，分别测量锥孔大端和小端。通过传感器1、2、3得到三个信号，按照第一节的原理处理信号，得到需要的最终测量量——内锥的锥度，并通过显示器显示出来。参考文献：[1]邵东向，李良，哈尔滨工业大学出版社，2003