【正文】 作為一名沈航學子，作者衷心感謝沈航對自己四年來的培養(yǎng)，我將永遠為她而驕傲。感謝我的家人，他們的理解和支持給我?guī)砹藷o比的信心和勇氣，使我在前進的路上義無返顧。衷心感謝本小組成員陳蕾蕾，畢勝在本課題的設計過程中對我工作的支持和幫助。在整個畢業(yè)設計過程中為我創(chuàng)造的良好的科研和學習環(huán)境及對我的嚴格要求和勉勵，本人也從劉劍老師的獨特的教學和管理方式上受益匪淺。參考文獻[1] ,1999.[2] ,1998.[3] (第四版).機械工業(yè)出版社,2001.[4] ,2000[5] ，1984[6] ，2004[7] ，2006[8] ，2006[9] ，1987[10] ，1993[11] ，2004[12] ，1997[13] HACHOL A, DZIUBAN J, BOCHENEK A. Ophthalmic geometer with silicon micro machined structure[J]. Sensors and Actuators A Physical, 1996, 57(10): 2333.[14] 唐　敏,黃　剛. 傳感器技術的現(xiàn)狀與未來[J]. 傳感器世界, 1996, 7: 1216.[15] 單成祥. 傳感器的理論與設計基礎及其應用[M]. 北京: 國防工業(yè)出版社, 1999.[16] 中國電子學會. 2000/2001傳感器與執(zhí)行器大全(年卷)[Z]. 北京:電子工業(yè)出版社, 2001.[17] 蘇鐵力, 關振海, 孫立紅, 等. 傳感器及其接口技術[M]. 北京: 中國石化出版社, 2000.[18] 鮑敏杭, 沈紹群. 微機械力敏傳感器及其發(fā)展動向[J]. 電子科技導報(傳感器專輯), 1996, 10: 812.致 謝本文是在導師劉劍老師的悉心指導下完成的。所以說我在這一段時間里真的學到了很多的知識，而且還養(yǎng)成了一種良好的學習習慣，遇到不懂或是拿不準的東西一定要問個究竟，這樣才能使自己對學過的東西加深印象，才能學以置用。在做畢設時，難免會遇到自己以前沒有接觸過的知識，然而我就經(jīng)常去圖書館里面查閱我所需要的資料，弄明白是怎么回事，周而復始這就養(yǎng)成了一種習慣，一遇到不懂的就去圖書館翻閱，總會能查出個究竟。畢設不但要懂得的東西多，而且還需要我們能夠把所學的知識聯(lián)系起來，能夠知道他們之間存在這什么樣的關系。在這近半學期的時間里，我感覺過得很豐富很充實。最后在完善傳感器設計中把每一項問題解決了。所以這種問題困擾了好多天，最后在老師的指導下把問題解決了。 在這次畢業(yè)設計過程中，遇到了很多麻煩。此外，制造應變片過程中應消除不良影響而造成的不穩(wěn)定性。其次，是應變片和粘接膠。彈性元件一般是由優(yōu)質合金鋼材及有色金屬鋁、鈹青銅等加工成型，影響彈性體穩(wěn)定性，主要是它經(jīng)各種處理后的金相組織及殘余應力。電阻應變片能把感受到的力轉換為電阻變化，再通過測量電路把電阻變化轉化為電壓變化。傳感器技術是實現(xiàn)測試與自動控制的重要環(huán)節(jié)。所以在學習的過程中不斷學習新知識，一邊學一邊做。設計過程中的數(shù)據(jù)計算、公式推導、彈性體加工，穩(wěn)定處理工藝等諸多方面進行論述，以求得較完善的工作性能來提高產(chǎn)品質量。 應變片粘貼位置7 結論這次畢業(yè)設計我做的題目是應變式傳感器。電橋補償法簡易可行，使用普通應變片可對各種試件材料在較大溫度范圍內(nèi)進行補償，因而最為常用。因而電橋輸出電壓比單片時增加1倍。在某些情況下，可以比較巧妙地安裝應變片而不需補償元件并兼得靈敏度的提高。與接入電橋相鄰臂上，造成與相同，根據(jù)電橋理論可知，其輸出電壓與溫度變化無關。當溫度變化時，因試件材料和敏感柵材料的線膨脹系數(shù)不同，應變片將產(chǎn)生附加拉長（或壓縮），引起的電阻相對變化： ()式中：—應變片靈敏系數(shù)；—試件膨脹系數(shù)；—應變片敏感柵材料的膨脹系數(shù)　因此，由于溫度變化形成總的電阻相對變化為： （）相應的熱輸出為： ()（2）溫度補償：通常補償溫度誤差的方法有應變片線路補償法，而常用的最好的補償方法是電橋補償法。敏感柵電阻隨溫度的變化引起的誤差。電橋輸出電壓為： （）設初始時為，則上式可簡化為： （）可見，這時輸出電壓與成一定的線性關系，而且電橋靈敏度比單臂時提高一倍，此外還具有溫度補償作用。對金屬電阻絲應變片，因為非常小，電橋非線性誤差可以忽略，對半導體應變片，因為靈敏度比金屬絲式大得多，受應變時很大，非線性誤差將不可忽略。實際值為（）式。直流電橋的優(yōu)點是高穩(wěn)定度直流電源易于獲得，電橋調節(jié)平衡電路簡單，傳感器及測量電路分布參數(shù)影響小，在測量中常用直流電橋。當時，由式（）得： （） （）式（）表明，當電源電壓及電阻相對值一定時，電橋的輸出電壓及電壓靈敏度將與各臂阻值的大小無關。當電橋電源電壓一定時，應取何值時，電橋靈敏度最高。 （）設橋臂比,由于電橋初始平衡時有，略去分母中的，可得： （）電橋靈敏度定義為，可得單臂工作應變片的電橋電壓靈敏度為 （）顯然，與電橋電源電壓成正比，電源電壓的提高，受應變片允許功耗的限制。2. 不平衡直流電橋的工作原理及靈敏度當電橋后面接放大器時，放大器的輸入阻抗都很高，比電橋輸出電阻大很多，可以把電橋輸出端看成開路，電橋的輸出式為： （）電橋的平衡條件與式（）相同。通常采用電橋電路實現(xiàn)微小阻值變化的轉換。6 電阻應變式傳感器的信號處理電路應變片可以把應變的變化轉換為電阻的變化，為顯示與記錄應變的大小，還要把電阻的變化在轉換為電壓或電流的變化，完成上述作用的電路稱為電阻應變式傳感器的信號調節(jié)電路，一般采用測量電橋。據(jù)介紹，超聲波的能量即可被材料吸收產(chǎn)生不穩(wěn)定結構的塑性位移，降低內(nèi)應力，又能促使淬火鋼材中的殘余奧氏體轉變。為此，國外近年來又推薦利用超聲波進行處理的方法。為了避免奧氏體在室溫下停留的陳化現(xiàn)象，一般在淬火、第一次回火后，冷到60℃時就放入低溫中（40～75℃）進行保溫處理。在需要考慮應變片的壽命時，可以在貼片前適當增加疲勞次數(shù)，而貼片后適當減少次數(shù)。這種方法的缺點是不能改變金相組織。適當保留一些均勻的應力對零件是有利的，它比零應力的零件更穩(wěn)定。由圖可見，第一次退火可釋放原有表面剩余應力的54%左右，再進行一次，所剩余應力僅有原來的32%。由于溫度較高（但比回火溫度稍低，以免引起其他性能變化），保溫時間較長，效果比較明顯。于是可采用加溫（100～200℃）存放（數(shù)十小時到數(shù)百小時）的人工時效方法，以加速穩(wěn)定的過程。消除彈性元件殘余內(nèi)應力的方法很多，通常有下列幾種：1. 時效最有效的辦法是長期自然有效，即加工完成后放置半年或幾年。具體值隨加工磨削條件變化而異。實踐表明淬火所引起的剩余應力可高達2～4公斤/毫米178。②粘貼工藝：被測件粘貼表面處理，貼片位置的確定、貼片、干燥固化、貼片質量檢查、引線的焊接與固定，以及防護與屏蔽等。6. 防護：在安裝好的應變計和引線上涂上中性凡士林油、石蠟(短期防潮)；或石蠟—松香—黃油的混合劑(長期防潮)；或環(huán)氧樹脂、氯丁橡膠、清漆等(防機械劃傷)作防護用，以保證應變計工作性能穩(wěn)定可靠。4. 復查：①貼片偏差應在許可范圍內(nèi)；②阻值變化應在測量儀器預調零范圍內(nèi)；③引線和試件間的絕緣電阻應大于200。2. 涂膠在準備好的試件表面和應變計基底上均勻涂一薄層粘結劑。 應變計的粘貼1. 準備①試件：在粘貼部位的表面，用砂布在與軸向成45176。但是，粘貼應變計時受到現(xiàn)場加溫、加壓條件的限制。因此，它應具備：（1）與試件表面有很高的粘結強度，10Pa；（2）彈性模量大，蠕變、滯后小，溫度和力學性能參數(shù)要盡量與試件匹配；（3）抗腐蝕，涂刷性好，固化工藝簡單，變形小，使用簡便，可長期儲存；（4）電絕緣性能、耐老化與耐濕性能均良好。可見選擇粘結劑和正確的粘結工藝與應變片的測量精度有著極其重要的關系。粘結劑形成的膠層必須迅速地將被測件的應變傳遞到敏感柵上。具有性能優(yōu)良、蠕變小、抗腐耐溫、結構簡單、成本低廉、性價比高等一系列優(yōu)點，可廣泛用于民用、商用電子秤作稱重測量，也可作小量程荷重傳感器用于工業(yè)過程控制和自動檢測。釕酸鹽系列電阻性能穩(wěn)定，溫度系數(shù)TCR＜4010－6／℃，燒成溫度在850℃左右，工作溫度范圍寬，工藝重現(xiàn)性好。雙孔梁中瓷件的氣孔，易引起應力集中導致彈性梁受載荷后氣孔周圍的實際應力較大，從而使傳感器未到額定負荷而發(fā)生斷裂，這也是影響傳感器測量值和理論值發(fā)生偏差的主要原因之一。為使傳感器輸出特性分散性小，必要時需經(jīng)研磨，以保證彈性梁應變區(qū)厚度均勻一致。（3）工藝：，限于篇幅，就不在一一敘述。若取一個應變電阻進行分析，所對應變電阻中心點的彎矩為：　　　　　　 （）　以式（）代入式（），可得：　　　 （）由式（）可見，雙孔梁的橋路輸出和載荷F之間具有良好的線性，而且靈敏度高。將式（）代入式（），可得：　　　　　　 （）對于矩形截面， （）式中：—為彈性體承載面寬度；—為彈性體承載梁厚度。　?。骸　　　　　? （）式中：為應變量；為彎矩；為抗彎模數(shù)；為楊式模量。經(jīng)模擬驗證分析。由于采用陶瓷材料設計制作彈性梁，其靈敏度結構系數(shù)不僅取決于彈性體結構形式和應變區(qū)的選擇，而且和陶瓷材料的微結構、質量及機械強度等因素密切相關。 雙孔彈性梁結構圖（2）彈性體的設計和計算：彈性體是應變式力傳感器將力轉換為應變量的關鍵部件，研究結果表明，雙孔梁彈性體按剛架計算比按平橫梁計算的精確，而且橋路輸出和載荷之間的線性好、靈敏度高。當所需測量的力F施加在傳感器上后，受拉應力，阻值增大；，受壓力，阻值減少。在彈性體1～4位置上，運用厚膜工藝印刷、燒結制作了4個厚膜應變阻，分別為—，并用厚膜Pd－Ag導帶連接成惠斯頓全橋。懸臂梁型傳感器自由端的最大撓度不能太大，否則荷重方向與梁的表面不成直角，會產(chǎn)生誤差。懸臂梁型傳感器自粘貼應變片位置要求不嚴格。為了保證等應變性，作用力F必須加在梁的兩斜邊的交匯點T處。精密的商用稱重傳感器應利用附加的半導體應變計，此半導體應變計被粘貼在彈性體上，并串聯(lián)在電橋電路的供橋端來補償非線性。%，%～%%。引起另一個非線性的原因是由于泊松比使得柱式彈性體橫截面面積增加或減少