【文章內(nèi)容簡介】 種傳感器的力一電轉(zhuǎn)換元件，它基于金屬絲在受拉或受壓后發(fā)生彈性形變，其電阻值也隨之產(chǎn)生相應(yīng)的變化這一物理特性實現(xiàn)的。集微網(wǎng)欲知半導(dǎo)體動態(tài)，速上老杳吧6yfi EP*e集微網(wǎng)欲知半導(dǎo)體動態(tài)，速上老杳吧%md6in39。?P!F 　　在金屬絲變形的彈性范圍內(nèi)，電阻的相對變化△R／R與應(yīng)變△L／L成正比，因而△R／R=K△L／L。其中，K為電阻應(yīng)變片的靈敏系數(shù)。用應(yīng)變片測量應(yīng)變或應(yīng)力時，是將應(yīng)變片粘貼于被測對象上，在外力作用下，被測對象表面產(chǎn)生微小機(jī)械變形，粘貼在其表面上的應(yīng)變片亦隨其發(fā)生相同的變化，因此應(yīng)變片的電阻也發(fā)生相應(yīng)的變化。當(dāng)壓力F在一定范圍內(nèi)時，應(yīng)變εx以一個常數(shù)正比于F。集微網(wǎng)欲知半導(dǎo)體動態(tài)，速上老杳吧。{Z,M%no集微網(wǎng)欲知半導(dǎo)體動態(tài)，速上老杳吧J{*r%Sd8]@r5fvamp。`G ~:Y39。G ^)\
m0 集微網(wǎng)欲知半導(dǎo)體動態(tài)，速上老杳吧Ro2DU5[z*h39。N 　　式中：L為兩孔中心距的50％；E為梁的彈性模量；b為梁的寬度；h為孔上下最薄處的厚度。集微網(wǎng)欲知半導(dǎo)體動態(tài)，速上老杳吧2C5v}P d7~5e(mamp。L!My{|amp。yTz0　　如圖1所示，在雙孔梁的上下兩端面分別對應(yīng)孔的頂端處貼上電阻應(yīng)變片，將它們按圖1(b)所示的方式組成全橋測量電路。這種橋式測量電路，可以靈敏地測量極微小的電阻變化。當(dāng)彈性體受物體作用時，彈性體便產(chǎn)生彈性形變，粘在其表面的電阻應(yīng)變片則隨其同步變形，因而改變了它們的電阻值。由于電阻應(yīng)變片組成的橋式電路是平衡的，而電阻應(yīng)變片的電阻變化會引起電橋的不平衡，因而輸出電壓信號，該信號與梁端的受力F成正比。 WC3g0 集微網(wǎng)欲知半導(dǎo)體動態(tài)，速上老杳吧[。V。Mfy!R7F@ v/{ 集微網(wǎng)欲知半導(dǎo)體動態(tài)，速上老杳吧 t3\!^? c8W u`Au[集微網(wǎng)欲知半導(dǎo)體動態(tài)，速上老杳吧wiT!{~ [amp。i 　　當(dāng)力F使單個應(yīng)變片的電阻變化△R時，全橋測量電路的輸出電壓U0=U△R／R。集微網(wǎng)欲知半導(dǎo)體動態(tài)，速上老杳吧 ghF$_Ogh$bG4`Z4aM0　　2 應(yīng)變片選用——BP型半導(dǎo)體應(yīng)變片集微網(wǎng)欲知半導(dǎo)體動態(tài)，速上老杳吧Ao%RU P`^ic,HV8Z0　　BP 型半導(dǎo)體應(yīng)變片可用于應(yīng)力測量和應(yīng)力分析，并作為各種傳感器的力電轉(zhuǎn)換元件。它們具有靈敏度高(比金屬應(yīng)變片大50～100倍左右)，機(jī)械滯后小，體積小，耗電少等優(yōu)點。其高的靈敏度使輸出信號電平增大幾十倍，所以不必采用放大器而直接用電壓表或示波器等簡單儀表就可以直接記錄測量結(jié)果，因而使得測量儀表大為簡化；再加上它的機(jī)械滯后小，可以測量靜態(tài)應(yīng)變、低頻應(yīng)變等，在許多新技術(shù)中，如火箭、導(dǎo)彈、飛機(jī)等制造工業(yè)及遙測系統(tǒng)中，半導(dǎo)體應(yīng)變片具有獨特的應(yīng)用價值。J+_]Oe DiU0 K7v2Z _amp。~A6C S5Y0　　BP6120型半導(dǎo)體應(yīng)變片技術(shù)參數(shù)：集微網(wǎng)欲知半導(dǎo)體動態(tài)，速上老杳吧/hNqApCu4u)E%^!T,Rn0A%j0　　硅絲尺寸為6mm0．4 mm0．05 mm；基底尺寸為10 mm x 6 mm；靈敏系數(shù)120；電阻溫度系數(shù)小于0．2％；靈敏度溫度系數(shù)小于0．16％；允許工作電流25 mA；允許最大應(yīng)變2 000με；極限工作溫度100℃。集微網(wǎng)欲知半導(dǎo)體動態(tài)，速上老杳吧*?M0u L0uW7p@7W+aQq0　　j(@:k~iD0 39。NvC Xns0　　4．1 電阻片的溫度效應(yīng)集微網(wǎng)欲知半導(dǎo)體動態(tài)，速上老杳吧V%seG:ad5di@ w!YAY}Tamp。GiH0　　電阻片由金屬材料制成，它的阻值隨著溫度的變化也將產(chǎn)生變化。另外，由于試件和電阻材片的線性膨脹系數(shù)不同，從而會使電阻片的阻值發(fā)生變化。溫度變化引起的電阻變化是客觀存在的，但不希望在測量結(jié)果中反映出來。集微網(wǎng)欲知半導(dǎo)體動態(tài)，速上老杳吧iU
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m^Iq0　　4．2 溫度補(bǔ)償集微網(wǎng)欲知半導(dǎo)體動態(tài)，速上老杳吧E^,IgjSw)BP集微網(wǎng)欲知半導(dǎo)體動態(tài)，速上老杳吧Dp,P fQag B 　　作為測量電橋的四個臂，當(dāng)稱重時受到負(fù)載F的作用后，R1，R2受拉伸阻值增加，R3，R4受壓縮阻值下降，四個應(yīng)變片組成差動電橋，輸出特性的線性度好，并且還具有溫度補(bǔ)償作用。輸出應(yīng)變信號電壓為：集微網(wǎng)欲知半導(dǎo)體動態(tài)，速上老杳吧kv9x+B k3^i]$i |
|)C_~0b6o+N0}~5h uKuU cGh0 集微網(wǎng)欲知半導(dǎo)體動態(tài)，速上老杳吧O39。x39。ys^n({ 　　式中：ε1，ε2，ε3，ε4分別為各橋臂應(yīng)變片感受的應(yīng)變量；εT為各應(yīng)變片隨溫度變化所產(chǎn)生的應(yīng)變量。8Ps*^Vyamp。{ z0應(yīng)變測試程序框圖9oiQ
^p0　3 虛擬應(yīng)變測試系統(tǒng)的設(shè)計方案 虛擬應(yīng)變測試系統(tǒng)硬件虛擬應(yīng)變測試系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 圖1　硬件組成框圖 傳感器：它的作用是將被測信號轉(zhuǎn)換為與之有對應(yīng)關(guān)系電信號。如測速發(fā)電機(jī)、流量傳感器等信號調(diào)理：它的作用包括信號放大或衰減、濾波、隔離、保護(hù)等。NI公司的儀器信號調(diào)理板卡SCXI是LabVIEW軟件直接支持的一個信號調(diào)理板卡，LabVIEW環(huán)境中調(diào)用非常方便。數(shù)據(jù)采集卡：它是外界信號進(jìn)入計算機(jī)的通道，在這個通道中要實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換、放大或縮小、光電隔離等。選擇數(shù)據(jù)采集卡時，需要注意以下一些問題：數(shù)據(jù)分辨率、精度、最高采樣速度、通道數(shù)、總線接口類型。計算機(jī)（LabVIEW）：它的作用是數(shù)據(jù)采集，分析，顯示和記錄。 虛擬應(yīng)變測試系統(tǒng)軟件構(gòu)成　 　　測試軟件是虛擬儀器的主心骨。NI公司在提出虛擬儀器概念并推出第一批實用成果時，就用軟件就是儀器來表達(dá)虛擬儀器的特征，強(qiáng)調(diào)軟件在虛擬儀器中的重要位置。NI公司從一開始就推出豐富而又簡潔的虛擬儀器開發(fā)軟件。使用者可以根據(jù)不同的測試任務(wù)，在虛擬儀器開發(fā)軟件的提示下編制不同的測試軟件，來實現(xiàn)當(dāng)代科學(xué)技術(shù)復(fù)雜的測試任務(wù)。在虛擬儀器系統(tǒng)中用靈活強(qiáng)大的計算機(jī)軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器的某些硬件，特別是系統(tǒng)中應(yīng)用計算機(jī)直接參與測試信號的產(chǎn)生和測量特性的分析，使儀器中的一些硬件甚至整個儀器從系統(tǒng)中消失，而由計算機(jī)的軟硬件資源來完成它們的功能。虛擬儀器測試系統(tǒng)的軟件主要分為以下四部分。 　　 　　儀器面板控制軟件即測試管理層，是用戶與儀器之間交流信息的紐帶。利用計算機(jī)強(qiáng)大的圖形化編程環(huán)境，使用可視化的技術(shù)，從控制模塊上選擇你所需要的對象，放在虛擬儀器的前面板上。 　　 　　利用計算機(jī)強(qiáng)大的計算能力和虛擬儀器開發(fā)軟件功能強(qiáng)大的函數(shù)庫可以極大提高虛擬儀器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析處理能力，節(jié)省開發(fā)時間。 　　 　　虛擬儀器驅(qū)動程序是處理與特定儀器進(jìn)行控制通信的一種軟件。儀器驅(qū)動器與通信接口及使用開發(fā)環(huán)境相聯(lián)系，它提供一種高級的、抽象的儀器映像，它還能提供特定的使用開發(fā)環(huán)境信息。儀器驅(qū)動器是虛擬儀器的核心，是用戶完成對儀器硬件控制的紐帶和橋梁。虛擬儀器驅(qū)動程序的核心是驅(qū)動程序函數(shù)/VI集，函數(shù)/VI是指組成驅(qū)動的模塊化子程序。驅(qū)動程序一般分為兩層，底層是儀器的基本操作，如初始化儀器配置儀器輸入?yún)?shù)、收發(fā)數(shù)據(jù)、查看儀器狀態(tài)等。高層是應(yīng)用函數(shù)/VI層，它根據(jù)具體測量要求調(diào)用底層的函數(shù)/VI。 　　　　在虛擬儀器系統(tǒng)中，I/O接口軟件作為虛擬儀器系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)中承上啟下的一層，其模塊化與標(biāo)準(zhǔn)化越來越重要。VXI總線即插即用聯(lián)盟，為其制定了標(biāo)準(zhǔn)，提出了自底向上的I/O接口軟件模型即VISA。作為通用I/O標(biāo)準(zhǔn)，VISA具有與儀器硬件接口無關(guān)性的特點， 即這種軟件結(jié)構(gòu)是面向器件功能而不是面向接口總線的。應(yīng)用工程師為帶GPIB接口儀器所寫的軟件，也可以于VXI系統(tǒng)或具有RS232接口的設(shè)備上，這樣不但大大縮短了應(yīng)用程序的開發(fā)周期，而且徹底改變了測試軟件開發(fā)的方式和手段。2 虛擬儀器系統(tǒng)軟面板的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn) 　　虛擬儀器軟面板是用戶用來操作儀器，與儀器進(jìn)行通信，輸入?yún)?shù)設(shè)置，輸出結(jié)果顯示的用戶接口。其設(shè)計準(zhǔn)則是： 　　（1） 按照VPP規(guī)范設(shè)計軟面板，使面板具有標(biāo)準(zhǔn)化、開放性、可移植性。 　?。?） 根據(jù)測試要求確定儀器功能。根據(jù)測試任務(wù)確定儀器軟面板具體測試、測量功能，開關(guān)、控制等設(shè)置要求。