測(cè)量振動(dòng)傳感器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)-在線瀏覽
2025-08-09 19:15本頁(yè)面
【正文】 具體要求如下： 1. 正確選取電阻應(yīng)變片的型號(hào)、數(shù)量、粘貼方式并連接成交流電橋； 2. 選取適當(dāng)形式的彈性元件，完成其機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇和受力分析， 3. 并根據(jù)測(cè)試極限范圍進(jìn)行校核； 4. 完成傳感器的外觀與裝配設(shè)計(jì)； 5. 完成應(yīng)變電橋輸出信號(hào)的后續(xù)電路（包括 放大電路、相敏檢波電路、低通濾波電路）的設(shè)計(jì)和相關(guān)電路參數(shù)計(jì)算，并繪制傳感器電路原理圖； 二、方案設(shè)計(jì) 電阻應(yīng)變式傳感器為本設(shè)計(jì)的主要部件，傳感器中的彈性元件感受物體的重力并將其轉(zhuǎn)化為應(yīng)變片的電阻變化，再利用交流全橋測(cè)量原理得到一定大小的輸出電壓，通過(guò)電路輸出電壓和標(biāo)準(zhǔn)重量的線性關(guān)系，建立具體的數(shù)學(xué)模型，在顯示表頭中將電壓（ V）改為質(zhì)量（ kg）即可實(shí)現(xiàn)對(duì)物品質(zhì)量的稱重。 本設(shè)計(jì)所測(cè)質(zhì)量范圍是 010kg，同時(shí)也將后續(xù)處理電路的電壓處理為與之對(duì)應(yīng)的 010V。 原理框圖如圖一所示。 設(shè)一根電阻絲，電阻率為 ? ，長(zhǎng)度為 l ,截面積為 S，在未受力時(shí)的電阻值為 R=?Sl ① 圖一 金屬絲伸長(zhǎng)后幾何尺寸變化 如圖一所示，電阻絲在拉力 F作用下，長(zhǎng)度 l 增加，截面 S減少，電阻率 ? 也相應(yīng)變化，將引起電阻變化△ R，其值為 RR? =ll? — SS? ＋ ??? ② 對(duì)于半徑 r 為的電阻絲，截面面積 S= 2r? ，則有 ss? = rr?2 。對(duì)于金屬絲材料，1)( _???? 項(xiàng)的值比 )21( ?? 小很多，可以忽略，故 ?21??K 。 通常金屬絲的 =～ 。 同時(shí)本次設(shè)計(jì)選取彈性元件的形式為等截面梁，其示意圖如圖二所示 圖二 等截面梁 作用力 F 與某一位置處的應(yīng) 變關(guān)系可按下式計(jì)算： 026F=Ebhl? 式中： ? —— 距自由端為 0l 處的應(yīng)變值； l —— 梁的長(zhǎng)度； E—— 梁的材料彈性模量； b—— 梁的寬度； h—— 梁的厚度。 從理論學(xué)習(xí)中知道，箔式應(yīng)變片具有敏感柵薄而寬，粘貼性能好，傳遞應(yīng)變性能好；散熱性好，敏感柵彎頭橫向效應(yīng)可以忽略；蠕變，機(jī)械滯后小，疲勞壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，所以非常適合本次設(shè)計(jì)的應(yīng)用。同時(shí)敏感珊的材料選擇鉑 因?yàn)槠潇`敏系數(shù)達(dá) sK= ， 且其最高工作溫度可以達(dá) 800 多攝氏度，柵長(zhǎng)做到。粘貼劑選擇環(huán)氧樹(shù)脂粘貼劑。 引線材料采用直徑為 的鉻鎳金屬絲引線。 這樣最大應(yīng)變?yōu)椋? 因此是符合的。橋路圖如圖三所示。橋路接法如圖三所示， R5和 C2即是實(shí)現(xiàn)調(diào)零用的，取 C2=1uF， R5=。 鑒于傳感器輸出可能雜有共模電壓，為此，選取具有高共模抑制比的 AD620作為放大器來(lái)達(dá)到凈化信號(hào)電壓和充分節(jié)約成本和制造的空間的目的。 圖四 放大電路 其放大增益為： R1120ΩR2120ΩR4120ΩR3120ΩR51 .8 k ΩK e y = A50%C21 u FU07 V r m s 5 k H z 0 176。 因?yàn)殡姌螂娐份敵龅碾妷簩?duì)載波信號(hào)有一定的超前角，一般為幾度到幾十度，因此在把載波信號(hào)作為相敏檢波的參考電壓前需
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