基于基本的傳感器原理實現(xiàn)轉換電路仿真及電荷放大器電路的設計與焊接(已修改)
2025-07-20 15:11 本頁面
【正文】 基于基本的傳感器原理實現(xiàn)轉換電路仿真及電荷放大器電路的設計與焊接 1 第一章 摘要 本課程設計基于基本的傳感器原理實現(xiàn)轉換電路仿真及電荷放大器電路的設計與焊接。設計內容及要求如下： 內容及安排： 1. Multisim 仿真軟件學習； ：（ 1） 基本電路 （ 2） 低頻功率放大器 （ 3） 交流電橋電路 （ 4） 整流電路 （ 5） 二階低通濾波電路 （ 6） 二階帯通電路 （ 7） 比例放大電路 （ 8） 直流差動電橋放大電路 （ 9） 單臂直流電橋電路 （ 10） 二階有源低通濾波電路 ； 。 要求 :（ 1）認真學習仿真軟件； （ 2）分析各轉換電路的原理及其相關的結果并進行調試； （ 3）撰寫報告，進行總結。 關鍵字 Multisim 仿真軟件 轉換電路 電荷放大器 第二章 引言 傳感器技術是利用各種功能材料實現(xiàn)信息檢測的一門綜合技術學科 ,是在現(xiàn)今科學領域中實現(xiàn)信息化的基礎技術之一?，F(xiàn)代測量、控制與自動化技術的飛速發(fā)展，特別是電子信息科學的發(fā)展，極大地促進了現(xiàn)代傳感器技術的發(fā)展。同時我們也看到，傳感器在日常生活中的運用越來越廣泛，可以說它已成為了測試測量不可或缺的環(huán)節(jié)。因此，學習、研究并在實踐中不斷運用傳感 器技術是具有重大意義的。 隨著傳感器的應用與發(fā)展，其種類也在不斷地增加。其中一些比較常見的有電阻應變式傳感器、電感式傳感器、電容式傳感器、壓電式傳感器、基于基本的傳感器原理實現(xiàn)轉換電路仿真及電荷放大器電路的設計與焊接 2 磁電式傳感器、光電式傳感器等，其中應用最廣泛的是電阻應變式傳感器。 電阻應變式 傳感器 （ straingauge type transducer ）以 電阻應變計為轉換元件的 電阻式傳感器 。電阻應變式傳感器由 彈性敏感元件 、電阻應變計、補償電阻和外殼組成，可根據(jù)具體測量要求設計成多種結構形式。彈性敏感元件受到所測量的力而產生變形，并使附著其上的電阻應變計 一起變形。電阻應變計再將變形轉換為電阻值的變化，從而可以測量力、壓力、扭矩、位移、加速度和溫度等多種物理量。傳感器中的電阻應變片具有金屬的應變效應，即在外力作用下產生機械形變，從而使電阻值隨之發(fā)生相應的變化。電阻應變片主要有金屬和半導體兩類，金屬應變片有金屬絲式、箔式、薄膜式之分。 半導體應變片 具有靈敏度高（通常是絲式、箔式的幾十倍）、橫向效應小等優(yōu)點。 第 3 章 基本原理 傳感器基本原理 國家標準 CB766587 對傳感器的定義是：“能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉換成可用信號的器件或裝置，通常由敏感元件和轉換元件組成”。傳感器是一種檢測裝置，能感受被測量的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成電信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、顯示、記錄和控制等要求，是實現(xiàn)自動檢測和自動控制的首要環(huán)節(jié)。 傳感器一般由敏感元件、轉換元件、信號轉換電路三部分組成，其工作機理是基于各種效應和定律，由此啟發(fā)人們進一步探索具有新效應的敏感功能材料，并以此研制 出具有新原理的新型物性型傳感器件，這是發(fā)展高性能、多功能、低成本和小型化傳感器的重要途徑。結構型傳感器發(fā)展得較早，目前日趨成熟。結構型傳感器，一般說它的結構復雜，體積偏大，基于基本的傳感器原理實現(xiàn)轉換電路仿真及電荷放大器電路的設計與焊接 3 價格偏高。物性型傳感器大致與之相反，具有不少誘人的優(yōu)點，加之過去發(fā)展也不夠。 應變片測量原理 電阻應變片（金屬絲、箔式或半導體應變片）粘貼在測量壓力的彈性元件表面上，當被測壓力變化時，彈性元件內部應力變形，這個變形應力使應變片的電阻產生變形，根據(jù)所測電阻變化的大小來測量未知壓力，也實現(xiàn)本次設計未知質量的檢測。 設一根電阻絲，電阻率為ρ， 長度為 l,截面積為 S，在未受力時的電阻值為 R=ρ ① 圖一 金屬絲伸長后幾何尺寸變化 如圖一所示，電阻絲在拉力 F 作用下，長度 l 增加，截面 S 減少，電阻率ρ也相應變化，將引起電阻變化△ R，其值為 ?R/R= — ?S/S＋ ?ρ /ρ ② 對于半徑 r 為的電阻絲，截面面積 S= ，則有△ s/s=2?r/r。令電阻絲的軸向應變?yōu)棣?=?l/l，徑向應 變?yōu)??r/r=－ 181。(?l/l)= － 181。ε，ε由材基于基本的傳感器原理實現(xiàn)轉換電路仿真及電荷放大器電路的設計與焊接 4 料力學可知，為電阻絲材料的泊松系數(shù)，經整理可得 ?R/R=（ 1+2181。） +?ρ /ρ ) ③ 通常把單位應電所引起的電阻相對變化稱為電阻絲的靈敏系數(shù)，其表達式為 K≈ (1+2181。) ④ 從④可以明顯看出，電阻絲靈敏系數(shù) K 由兩部分組成：受力后由材料的幾何尺寸受力引起 (1+2181。)；由材料電阻率變化引起的 (?ρ /ρ ) ε 1
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