1、傳感器原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì) 一、課程設(shè)計(jì)目的 課程設(shè)計(jì)的目的主要是通過設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的實(shí)際訓(xùn)練，加深學(xué)生對該課程基礎(chǔ)知識(shí)和基本理論的理解和掌握，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，使之在理論分析、設(shè)計(jì)、計(jì)算、制圖、運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范、查閱設(shè)計(jì)手冊與資料以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力等方面得到初步訓(xùn)練，促進(jìn)學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。二、課程設(shè)計(jì)任務(wù)題 目: 基于電阻應(yīng)變片的 傳感器設(shè)計(jì) 初始條件：采用電阻應(yīng)變片設(shè)計(jì)測量力、壓力、加速度、位移等物理量的傳感器，要求根據(jù)被測變量及其量程范圍，設(shè)計(jì)彈性元件的結(jié)構(gòu)形式，合理選擇應(yīng)變片的型號、數(shù)量、粘貼方式，并完成相關(guān)測試電路的設(shè)計(jì)。金屬電阻應(yīng)變片被測量彈性敏感元件測量電橋電阻應(yīng)變

2、式傳感器組成原理框圖電源H1(s)H2(s)H3(s)X(s)Y1(s)Y2(s)Y(s)傳遞函數(shù)：Y(s)X(s)=H1(s) H2(s) H3(s)=H(s)處理顯示總靈敏度：K=K1 K2 K3總誤差：三.設(shè)計(jì)步驟1.根據(jù)任務(wù)書要求，進(jìn)行方案選擇設(shè)計(jì)總原則：靈敏度設(shè)計(jì)，強(qiáng)度校核。應(yīng)變式力/稱重傳感器應(yīng)變式壓力（即壓強(qiáng)）傳感器應(yīng)變式加速度傳感器應(yīng)變式位移傳感器應(yīng)變式力矩傳感器為貫徹學(xué)校課程設(shè)計(jì)一班多題的要求，已擬定35 個(gè)方案，每題1人，請各班學(xué)委負(fù)責(zé)分配。（1）輪輻式（剪切力）具體要求見資料1、2（2）雙孔平行梁式（彎曲力）具體要求見資料：3、4、5（3）單孔剪切梁（剪切力）具體要求見資

3、料：6、7（5）組合梁（彎曲式）具體要求見資料：13（7）軸銷式荷重（剪切力）是測量軸承、滑輪等構(gòu)件的徑向載荷或鋼絲繩張力的專用傳感器，它可以代替滑輪銷軸安裝在結(jié)構(gòu)中作徑向力測量。具體要求見資料：16（8）旁壓張力傳感器（橋式，剪切力）用于測量鋼絲繩的張力。鋼絲繩通過U形螺栓固定在傳感器上，當(dāng)鋼絲繩受拉力時(shí)，力通過導(dǎo)向輪作用在傳感器上。具體要求見資料：17（12）靜態(tài)扭矩傳感器具體要求見資料：25、26、27（11）輪輻（圓板）式稱重測力傳感器具體要求見資料：23、24（13）壓力（壓強(qiáng)）傳感器結(jié)構(gòu)示意圖見：28、29、30、31、32，設(shè)計(jì)參閱傳感器技術(shù)手冊 主編：袁希光 國防工業(yè)出版社 1

4、986年（14）位移傳感器結(jié)構(gòu)示意圖見：33、34，設(shè)計(jì)參閱傳感器技術(shù)手冊等書籍（15）加速度傳感器結(jié)構(gòu)示意圖見：35，設(shè)計(jì)參閱傳感器技術(shù)手冊等書籍（3）設(shè)計(jì)與計(jì)算;首先由確定的彈性元件計(jì)算作用力于某點(diǎn)時(shí)此處的應(yīng)力大小并與材料的允許應(yīng)力進(jìn)行比較，選擇合理的布片位置，其點(diǎn)盡可能為max點(diǎn)處;據(jù)彈性元件材料的許用彎曲應(yīng)力和許用剪切應(yīng)力取安全系數(shù)值 ;驗(yàn)證抗彎和抗剪強(qiáng)度 重新取整尺寸 ;（2）材料的選擇；2.彈性元件的設(shè)計(jì)與計(jì)算（1）結(jié)構(gòu)的選擇;確定貼片處 ;彈性元件的附件選取 ;注意問題：形狀簡單的梁，在單向應(yīng)力（零至最大的循環(huán)）下工作，為了保證107次以上的壽命，許用應(yīng)力應(yīng)取彈性極限的2/3以下

5、；形狀復(fù)雜的彈性元件，如膜盒、波紋管等，在多變應(yīng)力下工作，為了減小滯后，許用應(yīng)力至多只能取彈性極限的1/3左右；對于長期受載和測量用的彈簧，也應(yīng)取較低的許用應(yīng)力（如取彈性極限的1/5）；承受靜載荷的彈性元件，許用應(yīng)力可以允許接近彈性極限。3.應(yīng)變片的選擇計(jì)算 （1）選取R值 ;（2）選材（線膨脹系數(shù)t、電阻溫度系數(shù)t、機(jī)械性能等確定） ;（3）據(jù)使用場合、范圍選形式 ;（4）據(jù)使用場合、范圍選基底、引線材料和粘合劑 ;（5）應(yīng)變片的主要參數(shù)、尺寸選擇 。4.外型（外觀）設(shè)計(jì) 外殼、固定、輸入輸出等。注意裝配關(guān)系表達(dá)清楚，標(biāo)注裝配尺寸、外觀尺寸、材料等。5.測量電路的設(shè)計(jì)與計(jì)算（1）橋路的設(shè)計(jì)計(jì)

6、算;注意：供橋電壓的選擇應(yīng)考慮 應(yīng)變片的面積；應(yīng)變片的電阻；傳感器的散熱能力；環(huán)境溫度；應(yīng)變片的類型；傳感器（測試對象）的材料等。對全橋：(2)放大電路的設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算;(3)其它相關(guān)電路（如檢波、濾波、電源等）的設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算 ;Rg：應(yīng)變片電阻；Fg：敏感柵面積；PG：敏感柵上的功率密度，可取PG=（1.63.1）10-3W/mm2四、時(shí)間安排序號內(nèi)容所用時(shí)間1布置課程設(shè)計(jì)任務(wù).查閱資料 1天2彈性元件設(shè)計(jì) 2天3敏感元件設(shè)計(jì) 1天4測量電路和圖紙 4天5誤差分析 1天6撰寫設(shè)計(jì)說明書 1天五、參考書 傳感器技術(shù)手冊 主編：袁希光 國防工業(yè)出版社 1986年（機(jī)電學(xué)院4樓圖書室）應(yīng)變電測與

7、傳感技術(shù) 主編：鄭秀瑗， 國防工業(yè)出版社 1985年電阻應(yīng)變式傳感器 陶寶琪主編 機(jī)械工業(yè)出版社 1993年電阻應(yīng)變式傳感器應(yīng)用技術(shù) 王云章主編 機(jī)械工業(yè)出版社 1991年傳感器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)與畢業(yè)設(shè)計(jì)指南 單成祥等 國防工業(yè)出版社，2007年注：書籍可在學(xué)校網(wǎng)站“數(shù)字圖書館”的“超星電子圖書”下載七、教室及答疑安排答疑時(shí)間：17-18周 周一五上午 9：0010：30地點(diǎn):機(jī)電大樓六樓測控系607室15班的負(fù)責(zé)教師按順序值班答疑。學(xué)生有設(shè)計(jì)問題也可電話聯(lián)系各班的負(fù)責(zé)教師。 八、課設(shè)提交注意事項(xiàng)： 1.課程設(shè)計(jì)文件袋、封面統(tǒng)一領(lǐng)?。ㄙ徺I），文件袋題目寫“傳感器原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)基于電阻應(yīng)變片的傳感器設(shè)計(jì)”，設(shè)計(jì)說明書封面題目寫“基于