整理应变片加速度传感器文档格式.docx

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v5设计任务及技术指标：

⑴测量范围：

20g；

⑵精度：

1%；

⑶频响：

0.1~100HZ；

⑷重量：

不大于150g；

⑸电桥电压：

5V。

v6悬臂梁结构设计：

（1）采用等强度悬臂梁结构，其图如下

1——惯性质量块2——应变量3——硅油阻尼液4——应变片5——温度补偿电阻

6——绝缘套管7——接线柱8——电缆9——压线柱10——壳体11——限位块

（2）材料选择及尺寸确定：

a.壳体及质量块选用碳钢，质量块取M＝50ｇ

b.弹性元件（悬臂梁）选用铍青铜

主要参数：

选取Qbe2.0作为梁的材料。

（E=5000Mpa，P=8.26g/cm,）取d=10mm

c.许用应力（悬臂梁）最大拉应力应取:

F=ma=50*20*10*10-3=10N（设g=10N/KG）

（3）设计计算：

a、在最大加速度时，即a=20g时，有悬臂梁最大的拉。

压力为10N。

强度计算及校核A=πd^2/4得:

A=7.85×

10-6

σ=N/A≤[σ]是否成立?

如果成立，则强度足够；

如果不成立，则强度不够。

[σ]=σu/n其中：

n---安全系数。

取n=1.4经计算可知满足要求

b、质量块相对于基座的位移可按下列原则确定:

⑴当a≤20g时。

其中a为被测加速度。

设计步骤：

⑴根据胡克定律及变形得（∆LAB）=NL/（EAAB）

⑵取原长L=20mm,则△L=（10×

20×

10-3）/（5000×

7.85）=5.096×

10-5M

且温度的变化引起长度，直径的变化可以忽略。

v7应变电桥的选择及设计计算

应变片的选择：

选用小型硅应变片

额定电阻：

120欧

A：

分析及各尺寸确定

R=（ρL）/S（2-1）

其中：

L-金属导线长度S-金属导线横截面积ρ-电导率（不同材料电阻率不同）

当金属导线两端受拉力F伸长变形。

设其伸长ΔL，横截面积则缩小，它的截面圆半径减少Δr。

金属电阻丝在变形后，电阻率也会有所改变，这种现象称为电阻应变效应。

将变形后电导率记作Δρ，对式（2-1）求全微分，即求出电阻丝伸长后，其电阻值改变了多少。

有，

∆R=（∆ρL）/s+（∆Lρ）/s-（∆SρL）/S^2（2-2）

用式（2-1）去除式（2-2）得到

∆R/R=∆L/L-∆S/S+∆ρ/ρ（2-3）

另外，我们知道导线的横截面积S=πr^2,则∆S=2πr*∆r，所以，

∆S/S=（2∆r）/r（2-4）

从材料力学我们知道：

∆r/r=-µ

∆L/L（2-5）

其中，负号表示伸长时，半径方向是缩小的。

μ是表示材料横向效应泊松系数。

把式（2-4）（2-5）代入（2-3）。

∆R/R=∆ρ/ρ+∆L/L+2µ

∆L/L=（1+2µ

（∆ρ/ρ）/（∆L/L））*∆L/L=K*∆L/L（2-6）

其中：

K=1+2µ

+（∆ρ/ρ）/（∆L/L）（2-7）

在材料力学中ΔL/L称作为应变，记作ε，用它来表示弹性往往显

得太大，常常把它的百万分之一作为单位，记作με。

这样，式（２-６）常写作：

∆R/R=Kε（2-8）

式（2-8）说明了电阻应变片的电阻变化率和电阻丝伸长率之间的关系。

K为灵敏度系数，阻值变化通常较小。

电阻应变片及其结构：

电阻应变片直径取为0.05mm高电阻率的金属电阻丝绕成栅状，

绕成栅状是为了获得高的阻值，将其粘贴在绝缘的基体上，电阻丝的

两端焊接引线。

敏感栅上面粘贴有保护用的覆盖层，如图1，敏感栅

电阻值120Ω。

基底：

为保持敏感栅固定的形状、尺寸和位置，通常用粘结剂将

它固结在纸质或胶质的基底上。

应变计工作时，基底起着把弹性体应

变准确地传递给敏感栅的作用。

为此，基底必须很薄，取0.02mm。

引线：

它起着敏感栅与测量电路之间的过渡连接和引导作用。

通

常取直径约0.1mm的低阻镀锡铜线，并用钎焊与敏感栅端连接。

保护盖层：

用纸、胶作成覆盖在敏感栅上的保护层；

起着防潮、防蚀、

防损等作用。

粘结剂：

在制造应变计时，用它分别把盖层和敏感栅固结于基底；

在使用应变计时，用它把应变计基底再粘贴在弹性体表面的被测部

位。

因此它也起着传递应变的作用。

B：

最大工作电流

工作电流大，应变计输出的信号就大。

因而灵敏度高，但过大的

电流会使应变计过热。

使灵敏系数变化。

蠕变。

零漂增加，甚至烧坏

应变计，所以根据散热，敏感栅形状尺寸，取A=25mA。

测量原理：

用应变片测量时，将其粘贴在弹性体上。

当弹性体受力变形时，

应变片的敏感栅也随同变形，其电阻值发生相应变化，通过转换电路

转换为电压或电流的变化。

v8电桥电路的选择设计与分析

直流电桥的电压灵敏度设计分析

其中R1为应变片电阻，其阻值将会随应变片的拉伸或压缩而发生变化，应变片会随加速度的改变而发生形变，从而应变片的电阻的大小会随加速度的改变而发生变化。

R2也为应变片电阻，但其阻值之随温度改变.R3，R4其大小R3=R4=120Ω.电桥输出电压：

U0=U（（R1+R∆1）/（R+∆R1+R−∆R2）−R3/（R3+R4））,当U0=0V时，此时为平衡电桥，有R1/R2=R3/R4。

传感器工作时，悬臂梁的长度变化从而使其电阻应变片变化△R。

此时电桥为不平衡输出：

设桥臂比为n=1

则得U0=U*（∆R/2）*R

由此可以看出电桥电压灵敏度正比于电桥供电电压，电桥电压越高电桥灵敏度越高。

但供电电压的提高受应变片允许功耗的限制。

所以要适当的选择。

电桥电压与n成函数。

恰当的选择桥臂比n的值，可以得到电桥有较高的电压灵敏度。

式中对函数求微分可知：

当n=1时，

R3，R4其大小R1=R2=R3=R4=120Ω,K=（∆R/2）*R

由此式可知:

当电源电压及电阻的变化一定时，电桥的输出电压及电压灵敏度将与各桥臂的电阻值的大小无关。

直流电桥的非线性误差及其补偿方法

1）采取防护措施。

由于上面的分析都是假定应变片的参数变化小，忽略了其它影响，是一种理想的情况。

而实际中的是不能忽略的。

现采用差动电桥补偿非线性误差。

在两桥臂上安装两个应变片一个受拉，一个受压，该电桥输出电压有：

U0=U（（R1+R∆1）/（R1+∆R1+R2−∆R2）−R3/（R3+R4））=U*（∆R/2）*R.得：

K=（∆R/2）*R

所以此时电压灵敏度与呈线性关系，无线性误差同时灵敏度提高一倍。

因为传感器输出的信号微弱可采用放大电路，如下图所示：

4）按执行性质分。

环境标准按执行性质分为强制性标准和推荐性标准。

环境质量标准和污染物排放标准以及法律、法规规定必须执行的其他标准属于强制性标准，强制性标准必须执行。

强制性标准以外的环境标准属于推荐性标准。

表四：

项目排污情况及环境措施简述。

C:

传感器温度误差及其补偿

（2）区域、流域、海域的建设、开发利用规划。

环境影响篇章或说明温度误差产生的原因：

把应变片安装在自由的悬梁臂上，即使悬

梁臂不受任何力的作用，应变计的电阻也会随着温度的变化而变化，

按照国家规定实行审批制的建设项目，建设单位应当在报送可行性研究报告前报批环境影响评价文件。

按照国家规定实行核准制的建设项目，建设单位应当在提交项目申请报告前报批环境影响评价文件。

按照国家规定实行备案制的建设项目，建设单位应当在办理备案手续后和开工前报批环境影响评价文件。

这种变化叠加在测量结果中将产生很大的误差。

解决的方法：

由于采用差动电桥，当温度变化时两个桥臂的应变

一、环境影响评价的发展与管理体系、相关法律法规体系和技术导则的应用片电阻都同时随温度的变化而变化，所以差动电桥不具有温度误差，

规划编制单位对规划环境影响进行跟踪评价，应当采取调查问卷、现场走访、座谈会等形式征求有关单位、专家和公众的意见。

他具有温度补偿能力。

（三）安全评价的内容和分类成本预算表格

4.环境保护地方性法规和地方性规章材料

2）间接使用价值。

间接使用价值（IUV）包括从环境所提供的用来支持目前的生产和消费活动的各种功能中间接获得的效益。

单价

销售公司

用量

总计

碳钢

4.02元/Kg

天津鲁岳销售有限公司

1Kg

4元

Qbe2.0

230元/Kg

无锡鼎井金属材料有限公司

10g

2.3元

硅应变片

18元/片

威海诺金传感技术有限公司

1片

18元

粘接剂

7元/Kg

上海赫特化工有限公司

2Kg

14元

硅油阻尼液

35元/Kg

广州帅源化工有限公司

500g

17.5元

电阻

0.2元/个

深圳红利丰科技有限公司

5个

1元

其他

/

50元

104.8元

此文只作为参考，系小组劳动成果，应用背景方面有一定程度的创新。