电阻应变式载荷传感器及测试校准系统.pdf

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**航空航天大学

综合课设报告

题目：电阻应变式载荷传感器及测试校准系统

学院：自动化学院

专业：测试计量技术及仪器

组员：

2014年6月25日

检测技术综合课设

一、设计内容

1、设计一个电阻应变式载荷传感器及传感器特性自动测试校准系统。应用力学、传

感器技术等相关知识设计一个载荷传感器，要求使用AUTOCAD绘制传感器机械图，

分析推导应变和载荷的关系。责任设计人：王伟强。

2、设计传感器调理电路，要求电路在满足一定测试精度的前提下，尽可能简单，

但可以设计两个以上的电路。要求输出电压范围为-3V~3V。责任设计人：陈涛。

3、设计51单片机应用程序，实现电压信号的采集和数字低通滤波处理，显示载荷

大小（注意不是电压大小），并将数据通过RS232接口传送给PC机。责任设计人：

朱浪。

4、编写虚拟仪器程序，实现与单片机的通讯，完成校准和对传感器静态特性曲线

的显示，计算传感器的线性度（用最小二乘线性度、或端基线性度表示）、重复误差

等静态指标。（拓展）责任设计人。

二、传感器结构设计

1.应变片的设计

（1）应变片工作原理

电阻应变敏感元件的转换原理是基于导线的电阻-应变效应。由金属导体的电阻

.z.

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定律知，对于长度为L、截面积为A、电阻率为的金属丝，其电阻

RL/A（式2-1）

结合材料的泊松比定律，经数学变换得金属丝电阻应变特性

dR/R(12)xd/（式2-2）

则金属丝灵敏系数

KsdR/R(12)d/（式2-3）



xx

故有

R/RK（式2-4）

sx

另外由于应变片存在横向效应，因而对于应变片

R/RKx（式2-5）

其中KK

s

（2）应变片的基长

ll

sin0/0

查阅资料可知，为了使测量误差减小，将展开为级数，并略去高阶

小量后，可得

（式2-6）

l

粘贴在一定材料试件（为常量）上的应变片，对正弦波的响应误差随栅长0和频率

f的增加而增大。因而在设计、应用应变片时，就可按上式给定的三者的

关系，根据给定的精度，来确定合理的l0或工作频率fmax，即

e