应变片式加速度传感器设计
第2章 应变式传感器1
2.6金属丝式应变传感器的应用
1、柱式力传感器
弹性元件可分为实心和空心两种在轴向布置一个或几个应变，在圆 周方向布置同样数目的应变片，后者取符号相反的横向应变，从而构成 差动对。
1
2
[(1 ) (1 ) cos 2 ]
F SE
1
F 2 1 SE
2.6金属丝式应变传感器的应用
3、应变式压力传感器
应变式压力传感器主要用来测量流动介质的动态或静态压力, 如动力管 道设备的进出口气体或液体的压力、发动机内部的压力、 枪管及炮管内部的 压力、内燃机管道的压力等。 应变片压力传感器大多采用膜片式或筒式弹性元件。 下图为膜片式压力传感器，应变片贴在膜片内壁，在压力p作用下，膜片 产生径向应变εr和切向应变εt，表达式分别为
1、测量原理
R1 R4 R2 R3 Ig E Rg ( R1 R2 )( R3 R4 ) R1 R2 ( R3 R4 ) R3 R4 (R1 R2 )
U g I g Rg E ( R1 R4 R2 R 3 ) 1 ( R1 R2 )(R 3 R4 ) [ R1 R2 (R 3 R4 ) R 3 R4 ( R1 R2 )] Rg
E R1 Uo 2 R1
2.5电阻应变片的温度误差及其补偿
1、温度误差产生的原因
（1）温度变化引起应变片敏感栅电阻变化而产生附加应变
(
（2）敏感栅材料与被测试件的线膨胀系数不同引起的电阻变化 R ( ) 2 K ( e g )t R
温度变化引起的总电阻变化为 R R R ( )t ( )1 ( ) 2 t t K ( e g )t R R R 相应的虚假应变为
电阻应变片压力传感器实验报告
电阻应变片压力传感器实验报告电阻应变式传感器&压力传感器实验报告电阻应变式传感器&压力传感器——实验报告院系：管理学院姓名：胡阳学号：PB12214074电阻应变式传感器实验内容1、自己设法确认各传感器的受力是拉伸还是压缩力，并用图示说明。
2、利用所提供的元件连接单臂电桥，桥电压由万用表给出，记下零点电压。
3、依次增加砝码，测量单臂电桥的m~U定标曲线。
有了定标曲线后，就作成了一台简易的电子秤。
提示：电子秤的量程约2公斤，请勿加载过重的物体，以免损坏应变片。
4、测量待测物体的质量。
5、连接全桥电路，重复1~3步。
6、比较电路的灵敏度。
7、实验总结数据处理:1.单臂，全桥的定标线（一）单臂电桥-52.6-52.7U/mV-52.9-53.0-53.1-53.20100200300400500m/gLinear Regression for Data1_B:Y = A + B * XParameter Value Error------------------------------------------------------------A -53.17155 0.00501B 0.00107 1.65553E-5------------------------------------------------------------ R SD N P------------------------------------------------------------ 0.99952 0.00692 6 0.0001（二）全桥：0.0530.0520.051U/V0.0490.0480100200300400500600m/gLinear Regression for Data1_B:Y = A + B * XParameter Value Error------------------------------------------------------------A 0.05271 2.06453E-5B -7.33992E-6 5.71108E-8------------------------------------------------------------R SD N P-------------------------------------------------------------0.99985 3.02908E-5 7 0.0001------------------------------------------------------------2、待测物体质量，比较两种电路灵敏度：单臂电桥：U= -53.17155 +0.00107 * m ; 待测物体电压：-52.57mV代入式子求得待测物体质量：m=562.20g全桥电路：U=0.05271 +（-7.33992E-6）* m；待测物体电压：0.0493V代入式子求得待测物体质量：m=464.58g单臂电桥S1=0.00107（mV/g）全桥电路S2=0.00734（mV/g）可知S3S2S1，即全桥电路的灵敏度高，单臂电桥的灵敏度低。
基于电阻应变片的称重传感器设计 毕业设计
毕业设计说明书基于电阻应变片的称重传感器设计班姓学专指导教师：2014年 6 月基于电阻应变片的称重传感器设计摘要随着技术的进步,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。
目前，称重传感器几乎运用到了所有的称重领域。
本文设计了一个电阻应变式的称重传感器。
电阻应变式称重传感器是基于这样一个原理：弹性体（弹性元件，敏感梁）在外力作用下产生弹性变形，使粘贴在他表面的电阻应变片（转换元件）也随同产生变形，电阻应变片变形后，它的阻值将发生变化（增大或减小），再经相应的测量电路把这一电阻变化转换为电信号（电压或电流），从而完成了将外力变换为电信号的过程。
本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。
关键词：称重传感器，弹性体，电阻应变片Based on the design of resistance strain gauge load cellAbstractWith the progress of technology, electronic weighing apparatus made by the weighing sensor is widely used in all walks of life, to realize the rapid and accurate for material weighing, especially with the emergence of microprocessor, the constant improvement of the industrial production process automation, weighing sensor has become a necessary device in the process control. At present, apply to almost all weighing weighing sensors.In this paper, the design of a resistance strain type weighing sensor. Resistance strain type weighing sensor is based on the principle that elastomer (elastic element, sensitive beam) elastic deformation under the action of external force, the resistance strain gauge on the surface of the paste in his (cell) also along with the deformation and deformation resistance strain gauge, its value will change (increase/decrease), and then through the corresponding measurement circuit convert the resistance to electrical signals (voltage or current), so as to complete the process of external force transform into electrical signals. The design of the weighing sensor is the change of resistance strain gauge is used to determine the small strain of elastic element, so as to use force, stress and strain the relationship between the area to determine the size of the force, then the force of the mass of the body. The change of the resistance strain gauge can be obtained through the subsequent processing circuit.Keywords: Weighing sensors, elastomer, resistance strain gauge目录1 绪论 (1)1.1 课题研究的背景 (1)1.2 国内外发展动态 (1)2 传感器的相关知识 (3)2.1 传感器概念 (3)2.2 传感器的工作原理 (3)2.3 传感器的组成结构 (5)3 电阻应变片的相关知识 (7)3.1 电阻应变片的结构和工作原理 (7)3.2 电阻应变效应 (8)3.2.1 金属材料的电阻应变效应 (8)3.2.2 电阻—应变特性 (8)3.2.3 应变片测试原理 (9)3.3 电阻应变片的种类及材料 (10)3.3.1 电阻应变片的种类 (10)3.2.2 电阻应变片的材料 (12)3.4 金属应变片的主要特性 (13)4 电阻应变式力传感器的设计 (19)4.1 柱形应变式力传感器 (19)4.1.1 利用拉伸与压缩应力的称重传感器 (20)4.1.2 柱式称重传感器的误差来源 (22)4.2 梁式力传感器 (23)5 粘贴技术及稳定处理 (27)5.1 应变片粘贴技术 (27)5.1.1 粘结剂的选择 (27)5.1.2 应变计的粘贴 (27)5.2 弹性元件材料的稳定处理 (28)6 电阻应变式传感器的信号处理电路 (31)6.1 转换电路 (31)6.2 直流电桥 (31)6.3 电路图设计 (36)6.4 电路仿真 (36)参考文献 (39)致谢 (40)1 绪论1．1 课题研究的背景现代信息技术的三大基础是信息的拾取、传输和处理技术，也就是传感技术、通信技术和计算机技术，它们分别构成了信息技术系统的“感官”、“神经”、“大脑”。
第一节 应变式传感器
固有振动频率
0.32 f 0 2 2r 0 l 2l
E
r0—筒的内半径（d=2r0）；h—筒的厚度；p—筒壁作用压 力；E—弹性模量；l—圆筒长度；μ—圆筒材料泊松比； ρ—材料密度。
3.1.6
扭转圆柱
在力矩测量中常用到扭转圆柱，其结构如图3-9所示。
当圆柱承受扭矩Mt作用时，在柱表面产生的最大剪切应力为
应变式传感器中，敏感元件一般为各种弹性体，传感元件就是
应变片，测量转换电路一般为桥路；第二类是将应变片贴于被 测试件上，然后将其接到应变仪上就可直接从应变仪上读取被 测试件的应变量。
lim F dF K （ ） x 0 x dx
F——作用在弹性元件上的外力 x——弹性元件产生的变形
dF K tg dx
6.灵敏度Sn:刚度的倒数，单位力产生的变形大小
dx Sn dF
当 S C n 元件；
当
，则
1 K C
，说明弹性元件是线性
Sn C
，说明弹性元件是一非线性元件。
等强度梁各处的应变值为
6l F 3 Eb0 h
自由端挠度为
6l 3 y F 3 Eb0 h
固有振动频率为
0.316h f 0 l2
灵敏度结构系数为：6
E
3.1.3
弹性圆环
如图3-4所示为一弹性圆环，集中载荷F加在顶部，圆环 A、B处的应力为
54 Fd 100bh 2
式中，b—圆环纵向宽度；h—环的厚度；d—圆环平均直径。
当弹性元件由多个元件串联或并联： 弹性元件并联时，总灵敏度Sn计算公式为：
Sn
1 1 i 1 Sni
1
串联时： 7.弹性滞后：
应变片加速度传感器的工作原理
协同管理实施方案怎么写在当今复杂多变的商业环境中，协同管理已经成为企业提高效率、降低成本、促进创新的重要手段。
协同管理实施方案的设计和执行对于企业的发展至关重要。
本文将就协同管理实施方案的编写提出一些建议。
首先，协同管理实施方案应该明确目标和范围。
在编写实施方案时，需要明确协同管理的具体目标是什么，是提高团队协作效率，还是优化资源配置，抑或是促进创新。
同时，要明确实施方案的范围，包括涉及的部门、人员、流程等内容。
其次，要充分调研和分析。
在编写协同管理实施方案之前，需要对企业现有的协同管理情况进行全面的调研和分析。
了解各个部门的工作流程、沟通方式、信息共享情况等，找出存在的问题和瓶颈，为后续的方案设计提供依据。
接着，要制定具体的实施计划。
在调研和分析的基础上，可以制定具体的实施计划，包括时间节点、责任人、资源投入等。
要根据实际情况，合理安排实施步骤，确保实施过程顺利进行。
同时，要注重沟通和培训。
在协同管理实施过程中，需要加强沟通，让所有相关人员都能够理解和支持实施方案。
此外，还需要对相关人员进行培训，提升其协同管理的意识和能力。
最后，要进行监督和评估。
实施方案之后，需要对其效果进行监督和评估。
要建立有效的监督机制，及时发现和解决问题，同时要建立科学的评估体系，对实施效果进行定量和定性的评估，为后续改进提供依据。
综上所述，协同管理实施方案的编写是一项复杂而又重要的工作。
只有制定合理的方案，并且严格执行，才能够实现协同管理的目标，提升企业的整体竞争力。
希望以上建议能够对您有所帮助，祝您的协同管理实施顺利成功！。
应变片压力传感器原理与应用
应变片压力传感器原理及应用电阻应变片是一种将被测件上的应变变化转换成为一种电信号的敏感器件。
它是压阻式应变传感器的主要组成部分之一。
电阻应变片应用最多的是金属电阻应变片和半导体应变片两种。
金属电阻应变片又有丝状应变片和金属箔状应变片两种。
通常是将应变片通过特殊的粘和剂紧密的粘合在产生力学应变基体上，当基体受力发生应力变化时，电阻应变片也一起产生形变，使应变片的阻值发生改变，从而使加在电阻上的电压发生变化。
这种应变片在受力时产生的阻值变化通常较小，一般这种应变片都组成应变电桥，并通过后续的仪表放大器进行放大，再传输给处理电路（通常是 A/D转换和CPU）显示或执行机构。
金属电阻应变片的内部结构如图1所示，是电阻应变片的结构示意图，它由基体材料、金属应变丝或应变箔、绝缘保护片和引出线等部分组成。
根据不同的用途，电阻应变片的阻值可以由设计者设计，但电阻的取值范围应注意：阻值太小，所需的驱动电流太大，同时应变片的发热致使本身的温度过高，不同的环境中使用，使应变片的阻值变化太大，输出零点漂移明显，调零电路过于复杂。
而电阻太大，阻抗太高，抗外界的电磁干扰能力较差。
一般均为几十欧至几十千欧左右。
电阻应变片的工作原理金属电阻应变片的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应。
金属导体的电阻值可用下式表示：式中：ρ——金属导体的电阻率（Ω·cm2/m）S——导体的截面积（cm2）L——导体的长度（m）我们以金属丝应变电阻为例，当金属丝受外力作用时，其长度和截面积都会发生变化，从上式中可很容易看出，其电阻值即会发生改变，假如金属丝受外力作用而伸长时，其长度增加，而截面积减少，电阻值便会增大。
当金属丝受外力作用而压缩时，长度减小而截面增加，电阻值则会减小。
只要测出加在电阻的变化（通常是测量电阻两端的电压），即可获得应变金属丝的应变情况。
2、陶瓷压力传感器原理及应用抗腐蚀的陶瓷压力传感器没有液体的传递，压力直接作用在陶瓷膜片的前表面，使膜片产生微小的形变，厚膜电阻印刷在陶瓷膜片的背面，连接成一个惠斯通电桥 (闭桥)，由于压敏电阻的压阻效应，使电桥产生一个及压力成正比的高度线性、及激励电压也成正比的电压信号，标准的信号根据压力量程的不同标定为2.0 / 3.0 / 3.3 mV/V等，可以和应变式传感器相兼容。
应变式传感器原理及应用
2. 第一对称电桥 3.第二对称电桥
1、等臂电桥 当R1=R2=R3=R4=R时，称为等臂电桥。 此时电桥输出可写为 RR1 R2 R3 R4 R1R4 R2 R3 Ug E 2R R1 R2 2R R3 R4
一般情况下，ΔRi（i=1，2，3，4）很小，即R>>ΔRi， R 略去上式中的高阶微量，并利用 式得到 : K R
金属丝式应变片的基本结构
4 3
2.1 金属应变式传感器
基底2和盖片3
2 1
基底用于保持敏感栅、引线的几何形状和相对位置， 盖片既保持敏感栅和引线的形状和相对位置，还可保
护敏感栅。基底的全长称为基底长，其宽度称为基底
宽。
金属丝式应变片的基本结构
4 3
2.1 金属应变式传感器
引线4
2 1
是从应变片的敏感栅中引出的细金属线。 对引线材料的性能要求：电阻率低、电阻温度系数小、 抗氧化性能好、易于焊接。 大多数敏感栅材料都可制作引线。
R1 R R4 R2 R3 Ug E R1 R R2 R3 R4
设电桥各臂均有相应的电阻增量ΔR1、ΔR2、ΔR3、ΔR4 时,
R1 R1 R4 R4 R2 R2 R3 R3 Ug E R1 R1 R2 R2 R3 R3 R4 R4
应变片式加速度传感器设计
应变片式加速度传感器设计1.设计原理2.结构设计传感器的主要结构包括应变片、桥路电路和信号处理电路。
2.1应变片应变片是传感器的关键部件，通常采用金属材料或半导体材料制成。
当物体受到加速度的作用时，应变片会发生形变，形变的大小与加速度呈正比。
应变片上的应变电阻会随着形变发生变化，从而产生电阻值的变化。
2.2桥路电路为了能够测量应变片上电阻值的变化，需要构建一个桥路电路。
常见的是通过四个电阻构成的Wheatstone桥路。
其中两个电阻为应变片上的电阻，另外两个电阻为参考电阻。
当应变片发生形变，引起电阻值的变化时，桥路电路会输出一个电压信号。
2.3信号处理电路传感器的信号处理电路用于将桥路电路输出的电压信号转换为对应的加速度值。
常见的信号处理电路包括放大电路、滤波电路和模数转换电路。
放大电路用于放大传感器输出的微弱电压信号，滤波电路用于滤除高频杂波，模数转换电路将模拟电压信号转换为数字信号。
3.应用3.1工业控制在工业控制中，可以使用应变片式加速度传感器测量震动、振动和冲击等物理量，从而监测设备和机械的状态，提前预警并进行故障诊断。
3.2车辆安全在汽车、火车等交通工具中，应变片式加速度传感器可以用于检测车辆发生的碰撞、刹车、加速等事件，从而触发安全气囊、防滚系统等被动安全装置的工作。
3.3航空航天在航空航天领域，应变片式加速度传感器可以用于测量飞机、火箭等飞行器所受到的加速度变化，从而检测飞行器的动态行为和状态。
总结：应变片式加速度传感器基于应变电阻效应，通过测量电阻值的变化，实现对物体加速度的测量。
传感器结构包括应变片、桥路电路和信号处理电路。
应变片式加速度传感器在工业控制、车辆安全、航空航天等领域有广泛的应用。
应变式力传感器示意图课件
n 零漂：已粘贴的应变片，在温度保持恒定、试件 上没有应变的情况下，应变片的指示应变会随时 间的增长而逐渐变化，此变化就是应变片的零点 漂移。
n 蠕变：已粘贴的应变片，在温度保持恒定时，承 受某一恒定机械应变长时间的作用，应变片的指 示应变会随时间而变化。
n 当温度在-200℃--0℃范围内时，铂热电阻和温度 的关系为
当温度在0℃--850℃范围内时，铂热电阻和温度 的关系为
n 式中 t —摄氏温标下的温度值；
Rt—t℃时的阻值； R0—0℃时的阻值；
A— 常数，
B— 常数，
C— 常数，
n 2 铜热电阻传感特性 n 铜热电阻的温度系数比铂热电阻大，价格低，而
n 温度改变引起电阻变化的主要因素有二：其一是应 变片电阻丝的温度系数；其二是电阻丝材料与试件 材料的线膨胀系数不同。
n 5 应变极限
n 指当温度一定时，指示应变和真实应变的相对差值 不超过一定数值时的最大真实应变数值。一般规定 此差值为10％，即指示应变数值为真实应变的90％ 时的真实应变值称为应变片的极限。
但是在输出结果中还存在始终等于同相输入Ui+
的另一项，这使得输出电压与差分输入电压呈
非线性关系。
n 图2-34为改进的差动放大电路。利用虚短和虚 断的概念，得到Uo的表达式为
n 令Z2＝Z1，Z3=Zf
n 2.1.3 电阻应变片的主要特性
n 1 灵敏系数
n 灵敏系数为应变片的电阻相对变化与试件主应力 方向的应变之比。
n 电阻应变片的灵敏系数与单纯的电阻丝的灵敏系 数是不相同的,原因：
(1) 试件的形变是通过剪力传到敏感栅上的。
应变式压力传感器及其应用电路设计
2 电阻 - 应变效应 考察一段圆截面的导线 (金属丝 ) ,图 1,设其长为
L ,截面积为 A (直径为 D ) ,原始电阻为 R
R =ρ L
(1)
A
式中 ,ρ为金属丝的电阻率 。
式中 , c为常数 (由一定的材料和加工方式决定 ) ,
dV = dL + dA = ( 1 - 2μ)ε。将式 ( 5)代入 ( 4) ,且当 ΔR
S tra in Type P ressu re S enso r and D esign of Its A pp lica tion C ircu it
李 艳 李新娥 裴东兴
(中北大学动态测试与智能仪器教育部重点实验室 ,山西 太原 030051)
摘 要 :电阻应变式传感器在实际工程中应用较广 。本文重点介绍了电阻应变片 ,应变式压力传感器的工作原理以及相关应用电路 。 关键词 :应变式压力传感器 ;电阻应变片 ;测量电桥
(1)加强管理 ,使用人员要经常检查秤体四周 ,传
感器部位 ,接线盒等 ,发现有异物或数据不正常后立
即上报 ,即时排查 。
(2)可安装一台监控器 ,即时监控电子汽车衡四
周的环境 ,使作弊者不能在传感器上装作弊模块 。
(3)尽量使用数字传感器 ,这样作弊装置就不起
作用 。
(4)使用者要制定一个严格 、完善 、科学的监控制 度 ,并严格执行 ,不给作弊者以可乘之机 。 4 结论
李新娥 ,裴东兴 ,中北大学 (太原 030051) 。 收稿时间 : 2007 - 08 - 24
(上接第 34页 ) 最显著的优点是 , 可以很容易的得到精密的轴孔配 合 ,使径向摆动减小到最低限度 ,这就为平面平行性 的修理创造了十分有利的条件 , 大大提高了修理效 率 。实践证明 ,径向间隙过大的千分尺 ,即使再花费 数小时 ,甚至一天的时间 ,平面平行性也很难修好 。 加焊套圈后 ,一般磨损的测量面 ,手工研磨要约半个 小时就能修好 ,平面性可达一条干涉带 ( 01003mm )平 行性两条干涉带 ,平行性变化几近于零 ,而焊套圈的
应变片压力传感器变送电路的设计
应变片压力传感器变送电路的设计作者：卜俊开来源：《建筑科技与经济》2016年第12期摘要：电阻应变片压力传感器在实际工程中应用较广，本文采用XTR106芯片设计出低功耗、低漂移、低失调增益非线性可调的应变片压力传感器的变送电路。
关键词：电阻应变片压力传感器Abstract： The resistance strain gauge pressure sensor in practical engineering broader XTR106 chip design low-power， low-drift， low offset adjustable gain nonlinear strain gauge pressure sensor transmitter circuit this article.Keywords： resistance strain gauge pressure sensor1.引言传感器的应用遍及军事、科研、工业、商业、交通、环保、医疗、卫生、气象、海洋、航空、家用电器等各个领域和部门。
它是生产自动化、科学测试、计量核算、检测诊断等系统中不可缺少的基础环节。
今天，很难找到一个科学领域或产业部门，能够完全脱离传感器而存在。
由于传感器的使用，使生产过程的控制和产品性能的检测才有保证。
所以它是提高产品竞争力的强有力手段，是获取经济效益的有效途径。
传感器是将能够感受到的被测量按照一定的规律转换成输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成，其中敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量（输入量）的部分；转换元件是指传感器中能将敏感元件感受的或响应的被探测量转换成适于传输或测量的电信号的部分。
传感器种类繁多，有不同的分类方式，按检测功能可分为温度、压力、湿度、流量、速度、加速度、磁场、光通量等，其最常用的是温度传感器、压力传感器和流量传感器。
2.应变片基本结构应变片基本结构如图1所示，几十年来这种构造几乎没有发生过原理性的变化。
应变片式加速度传感器设计
应变片式加速度传感器姓名：学号：院（系）：电气工程学院专业名称：电气工程及其自动化班级：电气2（专升本）2015年5月20日说明书摘要通过应变片感应加速度的变化，并把应变片接到直流电桥中，通过电阻的变化引起直流电桥电压的变化，再将电桥输出的电压通过逻辑电路放大输出，然后将输出的电压信号送到控制中心，从而达到对加速度进行实时监控的目的。
其结构由（1）惯性质量块（2）应变量 (3) 硅油阻尼液 (4)应变片 (5)温度补偿电阻 (6)绝缘套管 (7)接线柱 (8)电缆 (9)压线柱 (10)壳体 (11)限位块组成。
应变片式加速度传感器通过敏感栅将低频运动物体的加速度转化为应变片的应变，引起电桥桥臂电阻的变化，经过温度补偿、放大后输出加速度信号。
其特点为应变片式加速度传感器具有体积小、低功耗、结构简单、抗干扰能力强、运行稳定、经济性好。
摘要附图应变式加速度传感器示意图权利要求书1、通过应变片感应加速度的变化，并把应变片接到直流电桥中，通过电阻的变化引起直流电桥电压的变化，再将电桥输出的电压通过逻辑电路放大输出，然后将输出的电压信号送到控制中心，从而达到对加速度进行实时监控的目的。
其结构由（1）惯性质量块（2）应变量 (3 )硅油阻尼液 (4)应变片 (5)温度补偿电阻 (6)绝缘套管 (7)接线柱 (8)电缆 (9)压线柱 (10)壳体 (11)限位块组成。
电桥采用直流12V电源供电，采用稳压的直流电源供电，运放器采用双电源供电，电源电压为±12V。
2、加速度传感器的敏感轴检测输入加速度，并将其作用转换为电阻应变片阻值的变化，通过变送电路，将这种变化转换为对应的电压输出，从而达到测量加速度的目的。
传感器的主要量程：±20g；输出：0～5V；零位输出：，用应变片测量的应变是通过测量敏感栅的电阻相对变化来得到。
应变片灵敏度系数很小（K≈2），而机械应变一般在10με～3000με之间（有时也可达到6000με），电阻相对变化是很小的，需要采用差动电桥。
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应变片式加速度传感器设计
应变片式加速度传感器
姓名：
学号：
院（系）：电气工程学院
专业名称：电气工程及其自动化班级：电气2（专升本）
2015年5月20日
说明书摘要
通过应变片感应加速度的变化，并把应变片接到直流电桥中，通过电阻的变化引起直流电桥电压的变化，再将电桥输出的电压通过逻辑电路放大输出，然后将输出的电压信号送到控制中心，从而达到对加速度进行实时监控的目的。
其结构由（1）惯性质量块（2）应变量 (3) 硅油阻尼液 (4)应变片 (5)温度补偿电阻 (6)绝缘套管 (7)接线柱 (8)电缆 (9)压线柱 (10)壳体 (11)限位块组成。
应变片式加速度传感器通过敏感栅将低频运动物体的加速度转化为应变片的应变，引起电桥桥臂电阻的变化，经过温度补偿、放大后输出加速度信号。
其特点为应变片式加速度传感器具有体积小、低功耗、结构简单、抗干扰能力强、运行稳定、经济性好。
1
权利要求书
1、通过应变片感应加速度的变化，并把应变片接到直流电桥中，通过电阻的变化引起直流电桥电压的变化，再将电桥输出的电压通过逻辑电路放大输出，然后将输出的电压信号送到控制中心，从而达到对加速度进行实时监控的目的。
其结构由（1）惯性质量块（2）应变量 (3 )硅油阻尼液 (4)应变片 (5)温度补偿电阻 (6)绝缘套管 (7)接线柱 (8)电缆 (9)压线柱 (10)壳体 (11)限位块组成。
电桥采用直流12V电源供电，采用稳压的直流电源供电，运放器采用双电源供电，电源电压为±12V。
2、加速度传感器的敏感轴检测输入加速度，并将其作用转换为电阻应变片阻值的变化，通过变送电路，将这种变化转换为对应的电压输出，从而达到测量加速度的目的。
传感器的主要量程：±20g；输出：0～5V；零位输出：2.5V，用应变片测量的应变是通过测量敏感栅的电阻相对变化来得到。
应变片灵敏度系数很小（K≈2），而机械应变一般在10με～3000με之间（有时也可达到6000με），电阻相对变化是很小的，需要采用差动电桥。
当悬臂梁发生形变时，应变片的电阻值发生改变，全桥式布片应变引起应变片电阻的变化，从而达到测量振动加速度的目的。
当悬臂梁受到加速度作用时，其自由端必将发生位移，通过计算得到加速度—电压的转换关系。
3 应变片由于温度的变化所引起电阻的变化与弹性敏感元件所造成的电阻变化几乎有相同的数量级，为克服温度的影响和测量精度。
我采用双金属敏感栅自补偿应变片来补偿温度的变化。
测量放大器由三个运算放大器组成，分阻抗变换和增益变换两级。
说明书
基于应变片式的加速度传感器
技术领域
应变式加速度传感器具有体积小、低功耗等特点，易于集成在各种模拟和数字电路中，广泛应用于汽车碰撞实验、测试仪器、设备振动监测等领域背景技术
将应变片式加速度传感器，应用到汽车的高速运行保驾系统当中，对汽车在高速运行时的加速度进行实时监测，如有意外状况出现，汽车将自动启动保驾系统防止汽车侧翻等功能。
机械振动带动传感器的质量块振动，于是他们有共同的加速度 a。
然后根据公式 F=ma，把加速度的变化转为力的变化。
力作用在悬臂梁上使梁横向拉长或压缩，从而带动应变片电阻进行变化。
应变片受拉，电阻增大，应变片受压，电阻减小。
再通过电桥把位移的变化转为电压的变化，通过电压表测出相应被放大的电压信号，当被测振动频率远低于加速度计的固有频率时，力的变化则会与被测加速度成正比，从而就可以得到相应的加速度。
发明内容
用应变片测量应变是通过测量敏感栅的电阻相对变化来得到的。
应变片灵
敏度系数K≈2，机械应变一般在10με～3000με之间（有时也可达到6000με），所以电阻相对变化是很小。
然后用差动电桥电路来精确的测量这种微弱的变化。
在悬臂梁的正反两面各粘贴两片应变片，一边受拉，一边受压，工作时将两个应变片接入电桥相领臂内，四片应变片的阻值相等（附图2），记为R1=R2=R3=R4=R，且相邻应变片的电阻值变化相反，悬臂梁发生形变时，应变片的电阻值发生改变，记为△R，那么桥臂上的电阻值变为R1=R+△R，R2=R-△R，R3=R+△R，R4=R-△R。
应变引起应变片电阻的变化，通过差动电桥电路测出阻值的改变，对等截面梁应变片处的应变与物体运动加速度之间的关系，应变值与悬臂端位移成正比，应变片电阻值的变化也正比于端部的位移，由输出电阻的变化引起输出电压改变，输出电压与输入加速度采用全桥电路可以得到振动加速度a与输出电压U0之间的线性关系，从而达到测量振动加速度的目的。
本发明的有益效果为：
应变片式加速度传感器具有体积小、低功耗、经济性好、结构简单、易于维修等特点，易于集成在各种模拟和数字电路中，广泛应用于汽车碰撞实验、测试仪器、设备振动监测等领域。
电阻应变式加速度传感器是弹性板受振动力作用产生应变，通过应变电桥的输出信号进行测量。
电阻应变式加速度传感器具有低频特性好和
较高的性价比，应用于振动测量领域内。
应变片式加速度传感器的机械结构采用金属制悬臂梁，提高了耐用性和稳定性。
在其根部的上下两对称面上各粘贴两对半导体应变计。
当悬臂梁自由端的惯性质量受到振动产生加速度时，梁受弯曲而产生应力，使四个电阻发生变化，使其提高了抗噪声、光源的干扰能力。
附图说明
图1 金属电阻应变丝结构
图2电桥电路结构示意图；
图3为测控电路图示意图；
图4应变式加速度传感器示意图
图5应变式加速度传感器的数学模型
图6电路系统图块
附图标识：（1）惯性质量块（2）应变量 (3 ) 硅油阻尼液 (4)应变片 (5)温度补偿电阻 (6)绝缘套管 (7)接线柱 (8)电缆 (9)压线柱 (10)壳体 (11)限位块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
应变片或通过半导体加工技术将具有压阻效应的原料附着在悬接质量块的膜片或悬臂梁上，由于受到加速度的作用，膜片和悬臂梁发生弯曲变形，应变材料受到拉或压应力后电阻发生变化。
应变片式加速度传感器，为了克服由于温度、各维间的互相耦合及其他噪声输入，通常将四个单独的敏感元件以惠斯通电桥（图2）方式连接，从输出的信号中提取加速度信息。
接下来就可以直接接差分仪表放大器到处理电路，进而得到相应的数显值。
以上内容是结合优选技术方案对本发明所做的详细说明，不能认定发明的具体实施仅限于这些，对于在不脱离本发明思想前提下做出的简单推演及替换，都应当视为本发明的保护范围。
说明书附图图1 金属电阻应变丝结构
图2电桥电路结构示意图
图3为测控电路图示意图
图4应变式加速度传感器示意图
附图5应变式加速度传感器数学模型
图6电路系统图块。