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西安广播电视大学开放教育
机械设计制造及其自动化专业
《传感器与测试技术》课程设计说明书
题目： 基于电阻应变片的压力传感器设计
专业层次： 机械设计制造及其自动化
级 别： 本科
学 号： 1361101255627
姓 名： 王玮
分校（工作站）： 西安广播电视大学城北分校
指导教师：
2014年 11 月 5日
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开放教育专业毕业设计任务书
编号：1361101255627试点专业： 机械设计制造及其自动化 办学单位：西安广播电视大学城北分校 设计题目 学生姓名 毕业设计内容： 1．设计（论文）技术要求和主要内容 基于电阻应变片的压力传感器设计 王玮 次课程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。 2．设计（论文）进度安排 2013.1.10-2013.2.5 安排毕业设计任务，了解电大设计要求和规定 2013.2.6-2013.1.25 初步确定总体方案以及总体思路，检查第一稿 2013.2.26-2013.3.9 进一步完善总体方案，对相关内容进行初步计算 2013.3.10- 2013.3.31 具体细节规划设计与计算，检查第二稿 2013.4.1-2013.4.24 在第三稿的基础上继续进行设计与计算，检查第三稿 2013.4.25-2013.5.5 检查所有论文资料，检查最终稿 指导教师签字 试点分校、教学班意见： 教学班负责人签字、试点分校盖章 ____________ 年 月 日 .
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前言
随着科学技术的迅猛发展，非物理量的测试与控制技术，已越来越广泛地应用于航天、航空、交通运输、冶金、机械制造、石化、轻工、技术监督与测试等技术领域，而且也正逐步引入人们的日常生活中去。传感器技术是实现测试与自动控制的重要环节。在测试系统中，被作为一次仪表定位，其主要特征是能准确传递和检测出某一形态的信息，并将其转换成另一形态的信息。
传感器是指那些对被测对象的某一确定的信息具有感受（或响应）与检出功能，并使之按照一定规律转换成与之对应的可输出信号的元器件或装置。其中电阻应变式传感器是被广泛用于电子秤和各种新型机构的测力装置，其精度和范围度是根据需要来选定的。因此，应根据测量对象的要求，恰当地选择精度和范围度是至关重要的。但无论何种条件、场合使用的传感器，均要求其性能稳定，数据可靠，经久耐用。
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，到混合分配多种原料的配料系统、生产工艺中的自动检测和粉粒体进料量控制等，都应用了称重传感器，目前，称重传感器几乎运用到了所有的称重领域。
本次课程设计的是一个大量程称重传感器，测量范围为1t到100t。
本次课程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。
传感器的设计主要包括弹性元件的设计和处理电路的设计。由于传感器输出的信号是微弱信号，故需要对其进行放大处理；由于传感器输出的信号里混有干扰信号，故需要对其进行检波滤波；由于传感器输出的信号通常都伴随着很大的共模电压（包括干扰电压），故需要设计共模抑制电路。除此之外，还要设计调零电路。
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目 录
1、课程设计目的和要求-----------------------------------------------------1 2、课程设计任务-----------------------------------------------------------2 3、方案的选择-------------------------------------------------------------3 3.1方案的制定------------------------------------------------------------3 3.2 方案的确定-----------------------------------------------------------4 4、材料的选择-------------------------------------------------------------6 4.1 弹性元件-------------------------------------------------------------6 4.1.1 弹性元件材料-----------------------------------------------------6 4.1.2弹性元件材料------------------------------------------------------7 4.2 应变片的选择---------------------------------------------------------8 4.2.1电阻应变片类型的选择----------------------------------------------9 4.2.2应变计的材料------------------------------------------------------9 4.3应变计主要参数的确定-------------------------------------------------10 5、外壳尺寸确定-----------------------------------------------------------11 6、测量电路的设计与计算---------------------------------------------------12 6.1电桥电路的设计与计算-------------------------------------------------12 6.2交流电压输出电路-----------------------------------------------------13 6.3放大电路-------------------------------------------------------------13 6.4滤波电路-------------------------------------------------------------16 6.6数字显示电路---------------------------------------------------------16 7、误差来源与精度分析-----------------------------------------------------18 8、相关元器件的确定-------------------------------------------------------19 参考资料--------------------------------------------------------------- 20 心得体会--------------------------------------------------------------- 21 附录一 常用芯片引脚图-------------------------------------------------- 21 附录二 传感器电路处理总图---------------------------------------------- 22 附录三 传感器外观设计图------------------------------------------------------------------------ 23
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1、课程设计目的和要求
1．传感器原理课程设计是测控技术与仪器专业的必须完成的一个课程设计。是一个重要的教学环节，通过本设计，培养学生理论联系实际的设计思想，训练综合运用传感器设计和有关先修课程的理论，结合实际分析和解决工程实际问题的能力，巩固加深有关传感器设计方面的知识。
2．通过制定设计方案，合理选择传感器结构和相关元件类型，正确计算、选择各零件和元件参数，确定尺寸和选择材料，以及较全面地考虑制造工艺、使用和维护等要求，达到了解和掌握传感器设计过程和方法。
3. 进行设计基本技能的训练。如：计算、绘图、熟悉和运用设计资料（手册、图册、标准和规范等）以及使用经验数据、进行经验估算和数据处理及计算机应用的能力。
4. 通过设计环节的实际训练，加深学生对该课程基础知识和基本理论的理解和掌握，培养学生综合运用所学知识的能力，使之在理论分析、设计、计算、制图、运用标准和规范、查阅设计手册与资料以及计算机应用能力等方面得到初步训练，促进学生养成严谨求实的科学态度。
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传感器与测试技术设计
