1、傳感器原理及應用課程設計 一、課程設計目的 課程設計的目的主要是通過設計環節的實際訓練，加深學生對該課程基礎知識和基本理論的理解和掌握，培養學生綜合運用所學知識的能力，使之在理論分析、設計、計算、制圖、運用標準和規范、查閱設計手冊與資料以及計算機應用能力等方面得到初步訓練，促進學生養成嚴謹求實的科學態度。二、課程設計任務題 目: 基于電阻應變片的 傳感器設計 初始條件：采用電阻應變片設計測量力、壓力、加速度、位移等物理量的傳感器，要求根據被測變量及其量程范圍，設計彈性元件的結構形式，合理選擇應變片的型號、數量、粘貼方式，并完成相關測試電路的設計。金屬電阻應變片被測量彈性敏感元件測量電橋電阻應變

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：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.設計步驟1.根據任務書要求，進行方案選擇設計總原則：靈敏度設計，強度校核。應變式力/稱重傳感器應變式壓力（即壓強）傳感器應變式加速度傳感器應變式位移傳感器應變式力矩傳感器為貫徹學校課程設計一班多題的要求，已擬定35 個方案，每題1人，請各班學委負責分配。（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構中作徑向力測量。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，當鋼絲繩受拉力時，力通過導向輪作用在傳感器上。具體要求見資料：17（12）靜態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）傳感器結構示意圖見：28、29、30、31、32，設計參閱傳感器技術手冊 主編：袁希光 國防工業出版社 1

4、986年（14）位移傳感器結構示意圖見：33、34，設計參閱傳感器技術手冊等書籍（15）加速度傳感器結構示意圖見：35，設計參閱傳感器技術手冊等書籍（3）設計與計算;首先由確定的彈性元件計算作用力于某點時此處的應力大小并與材料的允許應力進行比較，選擇合理的布片位置，其點盡可能為max點處;據彈性元件材料的許用彎曲應力和許用剪切應力取安全系數值 ;驗證抗彎和抗剪強度 重新取整尺寸 ;（2）材料的選擇；2.彈性元件的設計與計算（1）結構的選擇;確定貼片處 ;彈性元件的附件選取 ;注意問題：形狀簡單的梁，在單向應力（零至最大的循環）下工作，為了保證107次以上的壽命，許用應力應取彈性極限的2/3以下

5、；形狀復雜的彈性元件，如膜盒、波紋管等，在多變應力下工作，為了減小滯后，許用應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，也應取較低的許用應力（如取彈性極限的1/5）；承受靜載荷的彈性元件，許用應力可以允許接近彈性極限。3.應變片的選擇計算 （1）選取R值 ;（2）選材（線膨脹系數t、電阻溫度系數t、機械性能等確定） ;（3）據使用場合、范圍選形式 ;（4）據使用場合、范圍選基底、引線材料和粘合劑 ;（5）應變片的主要參數、尺寸選擇 。4.外型（外觀）設計 外殼、固定、輸入輸出等。注意裝配關系表達清楚，標注裝配尺寸、外觀尺寸、材料等。5.測量電路的設計與計算（1）橋路的設計計

6、算;注意：供橋電壓的選擇應考慮 應變片的面積；應變片的電阻；傳感器的散熱能力；環境溫度；應變片的類型；傳感器（測試對象）的材料等。對全橋：(2)放大電路的設計與參數計算;(3)其它相關電路（如檢波、濾波、電源等）的設計與參數計算 ;Rg：應變片電阻；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、時間安排序號內容所用時間1布置課程設計任務.查閱資料 1天2彈性元件設計 2天3敏感元件設計 1天4測量電路和圖紙 4天5誤差分析 1天6撰寫設計說明書 1天五、參考書 傳感器技術手冊 主編：袁希光 國防工業出版社 1986年（機電學院4樓圖書室）應變電測與

7、傳感技術 主編：鄭秀瑗， 國防工業出版社 1985年電阻應變式傳感器 陶寶琪主編 機械工業出版社 1993年電阻應變式傳感器應用技術 王云章主編 機械工業出版社 1991年傳感器設計基礎課程設計與畢業設計指南 單成祥等 國防工業出版社，2007年注：書籍可在學校網站“數字圖書館”的“超星電子圖書”下載七、教室及答疑安排答疑時間：17-18周 周一五上午 9：0010：30地點:機電大樓六樓測控系607室15班的負責教師按順序值班答疑。學生有設計問題也可電話聯系各班的負責教師。 八、課設提交注意事項： 1.課程設計文件袋、封面統一領取（購買），文件袋題目寫“傳感器原理及應用課程設計基于電阻應變片的傳感器設計”，設計說明書封面題目寫“基于