电阻应变片式压力传感器1 (1)课件

与现有液位传感器的比较现在的液位传感器主要分为两种一类为接触式，包括单法兰静压/双法兰差压液位变送器，浮球式液位变送器等。第二类为非接触式，分为超声波液位变送器，雷达液位变送器等。我们设计的传感器属于第一类，根据浮力原理，利用微小的金属应变传感技术来测量液体的液位。目前研发的液位传感器如光电液位传感器利用光在两种不同介质界面发生反射折射原理而开发的新型接触式点液位测控装置。。光电传感器超声波液位传感器设计初衷：随着技术的进步,由称重传感器制作的电子衡器已广泛地应用到各行各业,实现了对物料的快速、准确的称量，特别是随着微处理机的出现，工业生产过程自动化程度化的不断提高，称重传感器已成为过程控制中的一种必需的装置，从以前不能称重的大型罐、料斗等重量计测以及吊车秤、汽车秤等计测控制。

本设计的称重传感器就是利用应变片阻值的变化量来确定弹性元件的微小应变，从而利用力，受力面积及应变之间的关系来确定力的大小，进而求得产生作用力的物体的质量。应变片阻值的变化可以通过后续的处理电路求得。设计初衷：随着技术的进步,由称重传感器制作的电子衡器已广泛地应用到各行各业,实现了对物料的快速、准确的称量，特别是随着微处理机的出现，工业生产过程自动化程度化的不断提高，称重传感器已成为过程控制中的一种必需的装置，从以前不能称重的大型罐、料斗等重量计测以及吊车秤、汽车秤等计测控制。

本设计的称重传感器就是利用应变片阻值的变化量来确定弹性元件的微小应变，从而利用力，受力面积及应变之间的关系来确定力的大小，进而求得产生作用力的物体的质量。应变片阻值的变化可以通过后续的处理电路求得。应变效应：应变片检测原理电阻应变片（金属丝、箔式或半导体应变片）粘贴在测量压力的弹性元件表面上，当被测压力变化时，弹性元件内部应力变形，这个变形应力使应变片的电阻产生变形，根据所测电阻变化的大小来测量未知压力，也实现本次设计未知质量的检测。设一根电阻丝，电阻率为，长度为,l,截面积为S，在未受力时的电阻值为通常把单位应电所引起的电阻相对变化称为电阻丝的灵敏系数，其表达式为从④可以明显看出，电阻丝灵敏系数K由两部分组成：受力后由材料的几何尺寸受力引起由材料电阻率变化引起的对于金属材料项的值比小很多，可以忽略，所以大量实验证明，在电阻丝拉伸比例极限内，电阻的相对变化与应变对于金属丝材料成正比，即为常数。通常金属丝的=1.7-3,6。可写成工作时

差动电桥电压灵敏度为

同理若采用四臂电桥，如图所示并设初始时输出为四臂电桥的电压灵敏度为

通过比较其电压灵敏度知四臂电桥（全桥）电路的灵敏度高，故选用四臂电桥电路传感器简图：总体结构设计：应变片，放大器，转换开关，A/D转换器，单片机，接口电路，该电路一下该电路由三部分组成：（1）电源电路部分；（2）电桥电路部分；（3）放大电路部分传感器简图：灵敏度与误差分析：误差来源

电阻应变片引起的误差用应变片测量时，由于环境温度所引起的电阻变化与试件应变所造成的电阻变化几乎有相同的数量级，从而产生很大的测量误差。造成应变片温度误差的原因主要有两个：（1）应变片的电阻丝(敏感栅)具有一定温度系数；（2）电阻丝材料与测试材料的线膨胀系数不同。

设环境引起的构件温度变化为Δt（℃）时，粘贴在试件表面的应变片敏感栅材料的电阻温度系数为α，则应变片产生的电阻相对变化为由于敏感栅材料和被测构件材料两者线膨胀系数不同，当Δt存在时，引起应变片的附加应变，相应的电阻相对变化为式中：K为应变片灵敏系数；g为试件线膨胀系数；s为应变片敏感栅材料线膨胀系数。因此由于温度变化引起的总电阻相对变化为：通常，在常温应变测量中采用桥路补偿法，如图所示，这种方法简单，经济，补偿效果好。电路灵敏度电路灵敏度为应变片灵敏度，桥路灵敏度，三运放电路增益以及滤波电路增益之积，即取即得特点及缺点：应变片式压力传感器的特点是灵敏度系数高，K=30~175（而电阻丝其数值约在1.6~3.6之间）横向效应小（应变片的核心部分是敏感栅。将电阻丝绕成敏感栅后，虽然长度不变，但其直线段和圆弧段的应变状态不同，其灵敏系数K较整长电阻丝的灵敏系数K0小，该现象称为横向效应。）缺点是对于大应变有较大的非线性、输出信号较弱，并且使用时间长了会非线性度误差会增大，故还需要增加调零电路6、具有电气测量的一切优点，如测量结果便于传送、记录和处理；7、能在各种严酷环境中工作。如从宇宙真空至数千个大气压；从接近绝对零度低温至近1000℃高温；离心加速度可达数十万个“g”；在振动、磁场、放射性、化学腐蚀等条件下，只要采取适当措施，亦能可靠地工作；8、价格低廉、品种多样，便于选择和大量使用。

液位传感器有以下特点：

1、安装方便、结构简单、经济耐用。

2、采用三级防雷设计，抗雷击效果好。

3、满度、零位长期稳定性可达0.１%FS/年。在补偿温度0～70℃范围内，温度飘移低于0.１%FS，在整个允许工作温度范围内低于0.３%FS。

4、液位传感器适合多点压力参数组网采集，总线支持255台设备。可同时具备：