3T应变片测力传感器设计及加工工艺

摘要

传感器位于信息系统的最前端，其性能的好坏和输出信息的可靠与否，对信息系统的质量至关重要。传感器技术的日新月异必将对科学技术的迅猛发展、人类生存环境的改变以及向未来空间的扩展起到举足轻重的作用。

传感器在实际工程中应用较广，传感器的基本组成：敏感元件、转换元件、测量电路，主要用来测量压力、重力、位移、应变、扭矩等。目前对传感器的分类也没有统一的方法，不同的科技领域、不同行业的成百上千种传感器进行分类本来就是一门科学。科学地、正确地分类取决于对传感器认识的程度与水平。本文提出电阻应变式传感器的设计与加工工艺，通过电阻参数的变化来进行非电量的电测量，主要用来测量压力，在工业、生产领域有相当高的使用价值。

关键词：压力传感器；电阻应变片；应变

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1选题的依据和意义 1

1.2国内外传感器的差异 1

1.3传感器发展特点与方向 2

第2章 电阻应变式传感器基本理论 3

2.1应变式传感器工作原理 3

2.2电阻应变片的工作原理 3

2.3应变片的结构形式 4

2.3.1电阻丝应变片 4

2.3.2箔式应变片 5

2.4应变片测力传感器的组成原理框图 5

第3章 弹性敏感元件的设计与计算 6

3.1弹性敏感元件直径的确定 6

3.2弹性敏感元件固有频率的计算 7

第4章 转换元件应变片的设计 8

4.1转换元件的作用 8

4.2电阻丝式应变片的结构设计 8

4.3应变片敏感栅材料的选用 9

4.4基底材料的选用 9

第5章 应变片的粘合剂及黏贴方法 10

5.1粘合剂 10

5.2应变片的粘贴方法 10

5.2.1应变片的检查和筛选 10

5.2.2试件表面贴片处的处理 11

5.2.3底层处理 11

5.2.4贴片与固化 11

5.2.5粘贴质量的检查 13

5.2.6导线的连接与固定 14

5.2.7 应变片的防护 14

第6章 测量电路的设计 17

6.1 测量电路的作用 17

6.2电桥测量电路 17

6.3应变片测力传感器测量电路的设计 18

6.4最佳供桥电压的选择 19

6.5电桥的灵敏度 20

第7章 放大器的设计与选用 22

7.1精密仪用放大器AD524简介 22

7.2 引脚及其性能指标 22

7.2.1 AD524的引脚 22

7.2.2性能指标 23

7.2.3工作原理 23

第8章 电桥电路的补偿 26

8.1初始不平衡误差及补偿 26

8.1.1 桥臂中串联电阻补偿法 26

8.1.2 桥臂中并联电阻补偿法 27

8.1.3外加电压法 27

8.2温度补偿 28

8.2.1温度变化产生的影响 28

8.2.2零点温度补偿法 28

8.2.3灵敏度补偿（弹性模量补偿） 29

8.3非线性补偿 30

8.4 电桥的非线性误差补偿 31

第9章 参数计算 32

9.1输出电压的特性 32

9.2弹性元件结构参数计算 32

9.3测量输出电压值的计算 32

9.4输出电压与所受压力的标定 33

第10章 壳体及其弹性体材料的选择与设计 35

结论 42

参考文献 43

致谢 44