《传感器设计与实践》课程设计--应变式荷重传感器及电路转换设计

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1、课程设计课程名称传感器设计与实践题目名称应变式荷重传感器及电路转换设计学生学院信息工程学院专业班级学号学生姓名指导教师20010年6月28日39广东工业大学课程设计任务书“传感器设计与实践”之二题目名称应变式荷重传感器及转换电路设计学生学院信息工程学院专业班级姓名学号一、课程设计的内容通过设计型实验，掌握传感器设计的一般过程与步骤。具体内容包括：了解荷重测量的一般方法；制定利用应变式传感器测量荷重的方案；利用工程力学和传感器知识进行必要的理论分析与计算；利用CAD软件进行荷重传感器的结构设计与零件设计；设计传感器转换电路，并进行电路调试或仿真。二、课程设计的要求与数据1、

2、本实践环节，采用以教学辅导、学生自主设计、自主实验的教学形式。2、传感器技术参数：测力范围：1×103～1×105N；称量精度：±1%3、要求设计说明书字数不少于5000字。三、课程设计应完成的工作1、了解荷重测量的一般方法，制定利用应变式传感器测量重物的方案；2、进行必要的理论分析与计算，确定传感器基本尺寸；3、应变式荷重传感器结构设计；绘制传感器装配图和部分零件图；4、传感器转换电路的设计和仿真调试；5、编制设计说明书。39四、课程设计进程安排序号设计各阶段内容答疑地点起止日期1布置设计任务。学生查找相关资料教3-1126月21日2选定传感器型式和结构方案；进行相关理

3、论分析与计算；确定传感器主要结构尺寸工学1#-1076月21~23日3传感器主要结构设计，装配图、零件图的设计工学1#-1076月25~26日4根据所设计的传感器结构，设计转换电路宿舍6月27日5传感器测量转换电路仿真调试宿舍6月28日6传感器制作工艺研究工学1#-1076月29日7撰写设计说明书宿舍6月30日8分组答辩工学1#-1077月1日五、应收集的资料及主要参考文献1、李科杰．新编传感器技术手册（M）．国防工业出版社，2002年2、强锡富．传感器（第3版）（M）．机械工业出版社，2001年3、丁镇生．传感器及传感技术应用（M）．电子工业出版社，1999年4、黄继昌

4、．传感器工作原理及应用实例（M）．人民邮电出版社，1998年5、陈尔绍．传感器实用装置制作集锦（M）．人民邮电出版社，2000年6、黄贤武．传感器实际应用电路设计（M）．电子科技大学出版社，1997年发出任务书日期：2010年6月21日指导教师签名：（骆德汉、黎勉）（陈益民、查晓春）计划完成日期：2009年7月2日基层教学单位责任人签章：主管院长签章：39目录1.压力测量的一般方法的比较与选定31.1压阻式传感器41.2压电式传感器51.3电容式传感器61.4应变式传感器71.5电感式压力传感器92.方案制定112.1轮辐式传感器112.2梁式传感器122.3环式传感器1

5、32.4柱式传感器143.弹性元件173.1弹性元件的材料173.1.1弹性元件的要求173.2弹性元件的选择183.2.1常见的弹性元件183.2.2硬化不锈钢材料介绍18_Toc2050281663.3弹性元件的分析和计算193.3.1弹性元件的参数计算193.3.2截面积的计算203.3.3柱高h及其他尺寸的确定214.电阻应变片的选择224.1电阻应变片类型的选择224.2应变计的材料224.2.1应变计敏感栅的材料224.3应变计主要参数的确定244.3.1几何尺寸244.3.2金属箔式应变片254.3.3基于弹性体结构和测量要求选用应变片的参数：255.外壳尺

6、寸确定266测量电路原理分析及设计276.1电阻应变式传感器测量电路的各组成电路：27396.1.1电桥电路：276.1.2调零电路：276.1.3手动调幅可调电路:286.2用Multisim实现的转换电路图：296.3参数选定：296.4关键点理论值与ＥＷＢ模拟值的计算306.5　用MATLAB实现的F―V曲线对比317.总结与致谢338.主要参考文献349.附录34391.压力测量的一般方法的比较与选定压力传感器应用广泛、影响面宽，不只可以测量力和压力，也可用于测量负荷、加速度、扭矩、位移、流量等其他物理量，它们都与机械应力有关，所以把这类传感器称为力学量传感器。传

7、统的测量力的方法是利用弹性元件的形变和位移来表示的，其特点是成本低、不需要电源，但体积大、笨重、输出为非电量。普遍应用的有压阻式、压电式、电容式、电阻式、电感式等等。近几年又发展了微波传感器、超声波传感器、生物传感器、视觉传感器、光纤式传感器等传感器。以下分别介绍一般常用的传感器。放大输出型标定级饼型   微型超小型罐筒型   同轴嵌入型圆环柱型条型   Z型S型汽车工业用表1.1荷重传感器主要类型391.1压阻式传感器固体受到作用力后，电阻率就要发生变化，这种效应称为压阻效应。半导体材料的这种效应特别强。其中半导体电阻材料有