【正文】 和輸出總量； ? 系統(tǒng)需要通過(guò)測(cè)力和測(cè)速兩套測(cè)試裝置實(shí)現(xiàn)； ? 若單位皮帶長(zhǎng)度的物料重 p ，皮帶的運(yùn)行速度是 υ ， ? 輸送物料的瞬時(shí)量 Q = p υ 之積 （單位時(shí)間重量） , ? 將該量對(duì)輸送時(shí)間 t 積分可得出輸出總量。 測(cè)力傳感器 測(cè)速 P 固體物料 υ 皮帶速度 驅(qū)動(dòng)輪 電子皮帶秤原理 托輥 秤架 交流電橋 放大檢波 UI 轉(zhuǎn)換 瞬時(shí)顯示 總量顯示 積分（ t) Ui(f) 測(cè)力傳感器 光電傳感 P 固體物料 υ 皮帶速度 驅(qū)動(dòng)輪 Δ R/R 電橋輸出： U = Ui ΔR/R 放大檢波輸出： U0 ∝ ΔR/R Ui 瞬時(shí)顯示： Q = p υ 輸出總量 =∫Q dt 電子皮帶秤原理 應(yīng)變式力傳感器 ? S型力傳感器 各種懸臂梁 各種懸臂梁 電纜 F 固定點(diǎn) F 固定點(diǎn) 應(yīng)變式荷重傳感器的外形及應(yīng)變片粘貼位置 應(yīng)變式荷重傳感器的外形及受力位置 汽車衡：測(cè)量裝貨量 判斷超載 荷重傳感器用于構(gòu)件稱重 荷重傳感器 共 3個(gè)， 120度分布，以達(dá)到均衡目的，另兩個(gè)沒(méi)有拍出 墊塊 底座 電纜 電子秤 磅稱 超市打印稱 遠(yuǎn)距離顯示 電子天平 ? 電子天平的精度可達(dá)十萬(wàn)分之一 吊鉤秤 ? 如何將信號(hào)傳送到計(jì)算機(jī) 電子秤中各種彈性元件 應(yīng)變式數(shù)顯扭矩扳手 ? 數(shù)顯扳手可用于汽車、摩托車、飛機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、機(jī)械制造和家用電器等領(lǐng)域。準(zhǔn)確控制緊固螺栓的裝配扭矩。量程 2500Nm,耗電量 =10mA,有公制 /英制單位轉(zhuǎn)換、峰值保持，自動(dòng)斷電等功能。 應(yīng)變式數(shù)顯扳手 壓阻式固態(tài)壓力傳感器 ? 利用擴(kuò)散工藝制作的四個(gè)半導(dǎo)體應(yīng)變電阻處于同一個(gè)硅片上，工藝一致性好，靈敏度相等，漂移抵消，遲滯、蠕變非常小，動(dòng)態(tài)相應(yīng)快。 壓阻式固態(tài)壓力傳感器的隔離、承壓膜 ? 隔離、承壓膜片可將腐蝕性的氣體、液體與硅片隔離開(kāi) 壓阻式固態(tài) ? 壓阻式固態(tài)壓力傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu) P 信號(hào)處理電路 小型壓阻式固態(tài)壓力傳感器 低壓進(jìn)氣口 高壓進(jìn)氣口 小型壓阻式固態(tài)壓力傳感器 電纜引出 P2進(jìn)氣管 P1進(jìn)氣管 ? 用于呼吸、透析和注射泵等設(shè)備 小型壓阻式固態(tài)壓力傳感器 ? 表壓力傳感器 P1進(jìn)氣管 汽車子午線輪胎胎壓的測(cè)量 ? 汽車輪胎傳感器的安裝 子午線輪胎 投入式液位計(jì) ? 壓阻式固態(tài)壓力傳感器的 p1進(jìn)氣孔用柔性不銹鋼隔離膜片隔離，并用硅油傳到壓力。硅杯不與液體相通，耐腐蝕。 投入式液位計(jì)外形 投入式液位傳感器 ? 投入式液位傳感器必須使用安全支架，適應(yīng)與深度在幾米至幾十米，且混有大量污物、雜質(zhì)的水或其他液體的液位測(cè)量 投入式液位計(jì)液位的計(jì)算 ? 按裝高度 h0的表壓 ? p1=?gh1 ? 所以 ? h=h0+h1=h0+p1/(?g) ? 例：液位計(jì)安裝高度為 1m，測(cè)的壓力為98kPa，求水的深度 h？ 材料應(yīng)變的測(cè)量 ? 斜拉橋上的斜拉繩應(yīng)變測(cè)試 材料應(yīng)變的測(cè)量 ? 預(yù)應(yīng)力管樁的質(zhì)量檢驗(yàn)：工作人員在貼應(yīng)力片 ? 應(yīng)力片安裝在管樁上，引出線應(yīng)良好固定。 日本橫河 YOKOGAWA 公司產(chǎn)品 數(shù)字壓力計(jì) MT220 數(shù)字壓力計(jì) MT210/MT210F 小型校驗(yàn)儀 CA100 壓力控制儀 MC100 過(guò)程信號(hào)校驗(yàn)儀 電壓 /電流、溫度、頻率校驗(yàn)儀 英國(guó)德魯克 Druck 公司產(chǎn)品 便攜式壓力校驗(yàn)儀 DPI610 多功能過(guò)程校驗(yàn)儀 TRX II 精密數(shù)字校驗(yàn)儀 DPI605 多功能過(guò)程校驗(yàn)儀 DPI720 智能毫安回路校驗(yàn)儀 UPS 壓力校驗(yàn)手泵 PV411 美國(guó) RUSKA 公司產(chǎn)品 一等壓力標(biāo)準(zhǔn)（活塞壓力計(jì)） 二等壓力標(biāo)準(zhǔn)（數(shù)字壓力計(jì)） 大氣數(shù)據(jù)測(cè)試儀 實(shí)驗(yàn)室環(huán)境監(jiān)測(cè)儀 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)壓力儀表進(jìn)行快速校驗(yàn)： ★ 壓力傳感器 ★ 壓力變送器 ★ 壓力表壓 ★ 壓力開(kāi)關(guān) ★ 其他壓力現(xiàn)場(chǎng)儀表 多功能校驗(yàn)儀 MC5 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用（ 1） 課堂作業(yè) ? 有一吊車的拉力傳感器如圖所示，其中電阻應(yīng)變片 R R R R4 貼在等截面軸上。 已知 R R R R4標(biāo)稱阻值均為 120Ω， 橋路電壓為 2V，物重 M引起 R R2變化增量為 。 ① 畫(huà)出應(yīng)變片組成的電橋電路， 標(biāo)出各應(yīng)變片； ② 計(jì)算電橋輸出電壓和電橋的 輸出靈敏度； ③ 說(shuō)明 R R4起到什么作用？ 課堂作業(yè) ? 下 圖所示懸臂梁，距梁端部為 L位置上下各粘貼完全相同的電阻應(yīng)變片 R R R R4。 已知電源電壓 U=4V， R是固定電阻，并且R1=R2=R3=R4=R=250Ω ，當(dāng)有一個(gè) F力作用時(shí)，應(yīng)變片電阻變化量為 ΔR=。 請(qǐng)分別求出 (b)、 (c)、 (d)、 (e)四種橋臂接法的橋路輸出電壓 U0 。 5. 應(yīng)用示例 (1)基本應(yīng)用。平面膜片式壓力傳感器。 ? [例 31]應(yīng)變片連接成全等臂橋 ,且 R1=R3=R+DR, R2=R4=RDR, 如圖所示。應(yīng)變片的 k=。膜片允許最大應(yīng)變 ε=800?e,對(duì)應(yīng)壓力為 100kPa,電撟電壓 Ui為5V。求最大應(yīng)變時(shí)測(cè)量電路輸出的電壓 Uo?當(dāng)輸出電壓 U0= ,所測(cè)壓力為多少 ?A4的作用是什么 ? ii39。0 UkR/RUU e?D?)mV(85VU/6 m i39。0 ????解 該例為恒壓源供電 ,且為全橋差動(dòng)工作形式 ,則電橋輸出為 電橋輸出電壓靈敏度 Uo’/Ui=ke= 800 106=,該值對(duì)應(yīng)著加標(biāo)準(zhǔn)壓力 (100kPa )時(shí)對(duì)每 1V供橋電壓 Ui， U0‘,為 。所以 電路中 ,A A A3運(yùn)放組成同相輸人并串聯(lián)差動(dòng)放大器 ,放大倍數(shù)為 6 2 510201 2 8 . 4 11 0 0 02 0 )( 2 01RRRRR1Ksfhf2f1F ??????? ???????????? ???則最大應(yīng)變時(shí)電路輸出端電壓為 5V5 0 0 0 m V6258 m VU 0 ????)k P a(641 0 0)5/(p ???因 0~100kPa壓力對(duì)應(yīng) 0~5V輸出 ,當(dāng)輸出端電壓為 ,有 A4構(gòu)成電壓跟隨器 ,通過(guò)調(diào)整輸入端電位器 , 以調(diào)整 A4輸出 ,再與 A2輸出相加，使壓力傳感器壓力為零，即對(duì)電路調(diào)零。 ? (2)手提電子秤 ? 稱重傳感器采用準(zhǔn) S型，雙孔彈性體，重力 P作用在中心線上。彈性體雙孔位置貼四片箔式電阻應(yīng)變片。雙孔彈性體可簡(jiǎn)化為在一端受一力偶 M，其大小與 P及雙孔彈性體長(zhǎng)度有關(guān)。 ? 測(cè)量電路如圖所示，由 測(cè)量電橋 、 差動(dòng)放大電路 、A/D轉(zhuǎn)換 及 顯示 等組成。 ? 測(cè)量電橋 :應(yīng)變片組成全橋電路。不加載時(shí) ,電橋平衡 。加載時(shí) ,電橋產(chǎn)生輸出。選擇 R1~R4使其特性相同 )R RR RR RR R(4EU443322110D?D?D?D?RR4E4U0D???? 差動(dòng)電壓放大電路 :A A2組成電橋差動(dòng)放大電路。放大倍數(shù)為 :Av=1+(R8+R9)/R7=13 ? A/D轉(zhuǎn)換及顯示 :ADC選用了 31/2位轉(zhuǎn)換器ICL7106. ? 手提秤稱重量程為 5kg,測(cè)量電橋輸出為 ,輸入到 ADC的電壓約 60mV。 ? 故用量程為 200mV數(shù)字電壓表測(cè)量顯示。小數(shù)點(diǎn)選擇其百分位 ,即使用 DP2。 ? 電路中 RP1用于調(diào)零 ,RP2調(diào)運(yùn)放輸出幅度 ,A/D轉(zhuǎn)換電路中 ,1kΩ 電位器可調(diào)電子稱滿度。當(dāng)稱準(zhǔn)確的 5kg重物時(shí) ,調(diào)節(jié) 1kΩ 電位器 ,使液晶顯示為 力傳感器與單片機(jī)接口的硬件設(shè)計(jì) ? 利用應(yīng)變式壓力傳感器制作的智能壓力測(cè)試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖所示。該系統(tǒng)可測(cè)試和顯示壓力數(shù)值，精度達(dá)到 6位有效數(shù)字 傳感器與 測(cè)量電路 差動(dòng)輸入和 調(diào)理放大電路 A/D轉(zhuǎn)換 單片機(jī) 顯示電路 智能壓力測(cè)試系統(tǒng)由 5個(gè)模塊構(gòu)成 ,它們是測(cè)量電路、差動(dòng)輸人模塊、調(diào)理放大模塊、 A/D轉(zhuǎn)換模塊、單片機(jī)和顯示模塊。 （ 1）力的測(cè)量電路 ? 為應(yīng)變片電橋測(cè)量原理電路圖 R1=R2=R3=R4=R ? 當(dāng)電橋平衡時(shí)此時(shí)電橋的輸出 V0=0。 ? 當(dāng)應(yīng)變片受力后 ,R1發(fā)生變化 , ? R1 R3≠ R2 R4,電橋輸出 V0≠0,并有 001144RV V k VReD? ? ? ?（ 2）差動(dòng)輸入模塊和調(diào)理放大模塊 ? 差動(dòng)輸入模塊由 A(V1)和 B(V1)構(gòu)成。共模抑制比高和調(diào)節(jié)方便。 ? 差動(dòng)放大輸出的信號(hào)送調(diào)理濾波電路進(jìn)一步放大和整理，將微弱的信壓力信號(hào)放大到滿足 A/D轉(zhuǎn)換的要求。 （ 3） A/D轉(zhuǎn)換模塊 ? A/D轉(zhuǎn)換模塊是將前級(jí)放大電路輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào) ,以便單片機(jī)處理。 ? A/D轉(zhuǎn)換電路由 ADC0809， ? ADCO809是 NS(National Semiconductor,美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體 )公司生產(chǎn)的逐次逼近型 A/D轉(zhuǎn)換器。 （ 3） A/D轉(zhuǎn)換模塊芯片 ? IN0~IN7:8通道模擬量輸入端。 ? DO—D7:8位數(shù)字量輸出端。 ? A A A0:接地址鎖存器的低 3位地址。 ? ALE:地址鎖存允許控制信號(hào)。 ? START:清零內(nèi)寄存器 ,啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。 ? OE:允許讀 A/D結(jié)果 ,高有效 ? CP:時(shí)鐘輸入端 ,范圍為10kHz~1200kHz,典型值 640kHz ? EOC:轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)為高。 ? VCC:+10V。 ? VREF+:參考電壓 ,+10V。 ? VREF— :OV。 （ 3） A/D轉(zhuǎn)換模塊與單片機(jī)連接 ? ADCO809與單片機(jī)接口如圖 241所示。由于ADC0809輸出含三態(tài)鎖存 ,所以其數(shù)據(jù)輸出可以直接連接 MCS51的數(shù)據(jù)總線 P0口?？赏ㄟ^(guò)外部中斷或查詢方式讀取 A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。 (4)單片機(jī)和昱示摸塊 ? 單片機(jī)采用 MCS51的C80C51，顯示電路采用串行驅(qū)動(dòng) ,用 74LS164直接驅(qū)動(dòng) LED數(shù)碼管 ,如圖 242所示。 壓力傳感器與單片機(jī)的軟件接口設(shè)計(jì) ? 系統(tǒng)軟件由主程序、中斷服務(wù)程序、延時(shí)程序、壓力測(cè)量和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序組成。 ? 主程序完成系統(tǒng)初始化、設(shè)定定時(shí)器工作方式等任務(wù) 。中斷服務(wù)程序完成調(diào)用壓力測(cè)量和轉(zhuǎn)換程序任務(wù) 。為了過(guò)濾掉干擾信號(hào) ,在壓力測(cè)量程序中 ,設(shè)定連續(xù)測(cè)量壓力信號(hào) 10次 ,然后求平均值 ,將平均值作為最終的壓力數(shù)值。 主程序流圖 初始化子程序流程圖 中斷服務(wù)子程序流程圖 壓力測(cè)量轉(zhuǎn)換子程序流程圖 傳感器原理及應(yīng)用 第 3章 應(yīng)變式傳感器 本章要點(diǎn)： ? 電阻式 傳感器的基本原理 ， 轉(zhuǎn)換電路 。 了解不同電阻式傳感器的結(jié) 構(gòu) 、 性能 、 靈敏度差別 ， 分別使用在哪些場(chǎng)合；如何通過(guò)電阻式傳感 器測(cè)量力 、 壓力 、 位移 、應(yīng)變 、 加速度等非電量參數(shù)； ? 金屬箔式應(yīng)變片：直流單臂 、 半橋 、 全橋比較； ? 應(yīng)用測(cè)量電路 ， 交流全橋 ,相移器 、 相敏檢波器 、 電阻應(yīng)變儀 ， 電子 秤 。 傳感器原理及應(yīng)用 第 3章 應(yīng)變式傳感器 本章小結(jié)： ? 應(yīng)變片 —金屬絲拉長(zhǎng) ， 電阻增加 ， 反之減少 。 ? 電橋電路 —平衡條件： R1R4=R2R3； 用途：求未知電阻值 ， 記錄電阻變化率 、 溫度補(bǔ)償； ? 歐姆定律 、 基爾霍夫定律：計(jì)算電路電壓 、 電流 。 ? 應(yīng)變 （ 力傳感器 ） —貼在試件上 （ 彈性元件 ） 的應(yīng)變片 的電阻變化率與應(yīng)變成比例 。 ? 半導(dǎo)體壓力傳感器可獲得比金屬大 100倍以上的電阻變 化 。 ? 利用應(yīng)變的傳感器有荷重 、 壓力 、 形變 、 粘度傳感器 。 小結(jié) ? 應(yīng)變式傳感器的工作原理 ? 金屬應(yīng)變，半導(dǎo)體壓阻應(yīng)變片 ? 應(yīng)變片的靈敏系數(shù) ? 應(yīng)變片的特性，彈性體特性，應(yīng)變片的參數(shù)：電阻初值，靈敏系數(shù)，最大工作電壓，最大絕緣電阻，最大應(yīng)變，熱應(yīng)變。 ? 測(cè)量電路：?jiǎn)伪?，差?dòng)半橋，差動(dòng)全橋的靈敏度。 ? 應(yīng)變片的補(bǔ)償：溫度補(bǔ)償、零位平衡調(diào)整 ? 應(yīng)用