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《稱重傳感器靜態(tài)標定系統(tǒng)設(shè)計的設(shè)計》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、.南京航空航天大學(xué)綜合課設(shè)報告題目：稱重傳感器設(shè)計及性能測試學(xué)院：自動化學(xué)院專業(yè)：測試計量技術(shù)及儀器組員：031230325李鴻影031230326楊宇科2015年7月4日..檢測技術(shù)綜合課設(shè)一、設(shè)計內(nèi)容1、設(shè)計一個電阻應(yīng)變式載荷傳感器及傳感器特性自動測試校準系統(tǒng)。應(yīng)用力學(xué)、傳感器技術(shù)等相關(guān)知識設(shè)計一個載荷傳感器，要求使用AUTOCAD繪制傳感器機械圖。責任設(shè)計人：李鴻影。2、貼片工藝，力學(xué)分析推導(dǎo)應(yīng)變和載荷的關(guān)系。責任設(shè)計人：李鴻影。3、設(shè)計傳感器調(diào)理電路，要求電路在滿足一定測試精度的前提下，盡
2、可能簡單，但可以設(shè)計兩個以上的電路。要求輸出電壓范圍為-3V~3V。責任設(shè)計人：楊宇科。4、編寫虛擬儀器程序，完成校準和對傳感器靜態(tài)特性曲線的顯示，計算傳感器的線性度（用最小二乘線性度、或端基線性度表示）、靈敏度（包括放大器，V/kg)、重復(fù)誤差、遲滯誤差等靜態(tài)指標。責任設(shè)計人：楊宇科。二、傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計與材料選擇（1）傳感器結(jié)構(gòu)的機械制圖圖2.1實際實驗原理圖（式2.1）..圖2.2AntoCAD繪制機械原理圖（2）彈性體的材料選擇因為彈性體在稱重傳感器中主要用來承載重物的載荷，形成變形，以便粘
3、貼在彈性體上的應(yīng)變片感受到變形，從而得到重物質(zhì)量，實現(xiàn)稱重傳感器的設(shè)計功能。所以，一般對彈性體有如下具體的要求：1.強度高：具有較強的抗壓(或抗拉)強度,以便在高載荷下有足夠的安全性能。2.溫度系數(shù)小且穩(wěn)定3.彈性滯后、彈性后效小4.良好的機械加工和熱處理性能5.耐腐蝕性能好常用的彈性體材料有：鉻鋼，合金鋼，鉻錳彈簧鋼，鈹青銅，鋁合金本次設(shè)計的傳感器彈性體采用硬鋁合金進行制作，以下對硬鋁合金的性能指標進行簡單概述：硬鋁合金主要指鋁—銅系的鋁合金材料，這類合金的抗拉強度高，具有較好的塑性，具有較高的
4、疲勞性能和斷裂韌度，耐熱性和加工性能良好，但耐蝕能力較低，需要進行防腐保護。以2A11硬鋁合金為例：其熱學(xué)性能如下：線膨脹系數(shù)：-50~20℃21.8μm?(m?Κ)-120~100℃22.9μm?(m?Κ)-1質(zhì)量熱容：924100℃J?(kg?Κ)-1熱導(dǎo)率：T4:11825℃W?(m?Κ)-1其電學(xué)性能如下：20℃電阻率：T4:54nΩ?m..其室溫力學(xué)性能：彈性模量E：71GPa切變模量G：27GPa屈服強度σ0.2：250MPa抗拉強度σb：410MPa伸長率δ10：15%泊松比μ:0.
5、31抗剪強度στ:270MPa疲勞強度σ-1:125MPa（3）總結(jié)與體會在設(shè)計機械圖時，由于沒有具體的數(shù)據(jù)，只能靠直尺測量，因此會有些許微小的誤差，不過可以大體看出來測試機械原理，一開始設(shè)計時選擇面會有一些問題，不過在我弄懂AutoCAD的三維分布就很好解決了，最后用“差集”方法打洞完成。三視圖和實體三維圖均反映在一張圖上。三、貼片工藝與力學(xué)特性分析（1）貼片工藝分析由電路理論和傳感器原理可知，采用單臂測量時輸出為：ui=uk4ε1（式3.1）采用差動半橋測量時輸出為：ui=uk4ε1-ε2（式
6、3.2）采用差動全橋測量時輸出為：ui=uk4ε1-ε2-ε3+ε4（式3.3）又ε1=-ε2=-ε3=ε4（式3.4）可知采用差動全橋時靈敏度最高，為差動半橋測量的2倍，單臂測量的4倍。綜上所述：應(yīng)該使用4片應(yīng)變片粘貼在懸臂梁上構(gòu)成差動全橋測量電路。具體粘貼工藝與步驟如下：1.準備工作：對彈性體的表面進行處理，保證干凈整潔光滑平整；2.粘貼應(yīng)變片；3.連線組成測量電橋，務(wù)必使對臂電阻變化相反，已構(gòu)成差動電路，消除溫度等的影響；4.復(fù)查；5.固化；..（2）等截面懸臂梁的力學(xué)特性分析根據(jù)稱重傳感器
7、的量程要求為0——500g，屬于小量程測量。由（二）可知，采用懸臂梁結(jié)構(gòu)（如圖3.1所示）進行設(shè)計。以下就等截面懸臂梁進行力學(xué)特性分析：圖3.1由材料力學(xué)可知：應(yīng)變片粘貼處的應(yīng)變?yōu)椋害?=σE=6Pl0bh2E(式3.5）則測得的重力為：P=bh2E24l0ε0(式3.6）由（式3.5）、（式3.6）可知，應(yīng)變片所測應(yīng)變ε0與力P作用的位置l0有關(guān)，換言之，系統(tǒng)所測得的力F的大小隨力P作用位置l0的變化而變化。同時，所測力P的大小還會受到因載荷不正中而引起的偏心帶來的扭矩的影響。（3）帶角鋼形狀剛
8、體的等截面懸臂梁的力學(xué)特性分析為了解決（2）中的傳感器的輸出隨載荷的位置而改變及載荷不正中帶來的影響，在（2）中等截面懸臂梁的自由端加上如圖所示的角鋼形狀的剛體。以下就帶角鋼形狀剛體的等截面懸臂梁（如圖3.2所示）進行力學(xué)特性分析:由材料力學(xué)可知，作用于角鋼形狀剛體上的力P與彎矩之差?M成正比，即:P∝ΔM=M1-M2（式3.7）可得梁上所貼4個應(yīng)變片所感受到的應(yīng)變值分別為：ε1=PL2+MEW（式3.8）ε2=PL1+MEW（式3.9）ε3=-PL2+MEW（式3.10）ε4=-
