傳感器原理課程設(shè)計(jì)2014

1、傳感器原理及應(yīng)用傳感器原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 一、課程設(shè)計(jì)目的一、課程設(shè)計(jì)目的 課程設(shè)計(jì)的目的主要是通過設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的課程設(shè)計(jì)的目的主要是通過設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的實(shí)際訓(xùn)練，加深學(xué)生對(duì)該課程基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)際訓(xùn)練，加深學(xué)生對(duì)該課程基礎(chǔ)知識(shí)和基本理論的理解和掌握，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)基本理論的理解和掌握，培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力，使之在理論分析、設(shè)用所學(xué)知識(shí)的能力，使之在理論分析、設(shè)計(jì)、計(jì)算、制圖、運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范、查閱計(jì)、計(jì)算、制圖、運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范、查閱設(shè)計(jì)手冊(cè)與資料以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力等方設(shè)計(jì)手冊(cè)與資料以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力等方面得到初步訓(xùn)練，促進(jìn)學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)面得到初步訓(xùn)練，促進(jìn)學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度。的科

2、學(xué)態(tài)度。二、課程設(shè)計(jì)任務(wù)二、課程設(shè)計(jì)任務(wù)題題 目目: 基于電阻應(yīng)變片的基于電阻應(yīng)變片的 傳感器設(shè)計(jì)傳感器設(shè)計(jì) 初始條件初始條件：采用電阻應(yīng)變片設(shè)計(jì)測(cè)量力、壓力、加速度、采用電阻應(yīng)變片設(shè)計(jì)測(cè)量力、壓力、加速度、位移等物理量的傳感器，位移等物理量的傳感器，要求根據(jù)被測(cè)變量要求根據(jù)被測(cè)變量及其量程范圍，設(shè)計(jì)彈性元件的結(jié)構(gòu)形式，及其量程范圍，設(shè)計(jì)彈性元件的結(jié)構(gòu)形式，合理選擇應(yīng)變片的型號(hào)、數(shù)量、粘貼方式，合理選擇應(yīng)變片的型號(hào)、數(shù)量、粘貼方式，并完成相關(guān)測(cè)試電路的設(shè)計(jì)。并完成相關(guān)測(cè)試電路的設(shè)計(jì)。金屬電阻金屬電阻應(yīng)變片應(yīng)變片被測(cè)量被測(cè)量彈性彈性敏感敏感元件元件應(yīng)變應(yīng)變、應(yīng)力、應(yīng)力、撓度、撓度y y測(cè)量測(cè)量電

3、橋電橋電阻應(yīng)變式傳感器組成原理框圖電阻應(yīng)變式傳感器組成原理框圖電阻變電阻變化化R R電源電源可用電可用電量量U、I、f處理處理顯示顯示機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算（優(yōu)化設(shè)計(jì)）計(jì)算（優(yōu)化設(shè)計(jì)）傳感器的選型傳感器的選型電路設(shè)計(jì)及電路設(shè)計(jì)及仿真調(diào)試仿真調(diào)試金屬電阻金屬電阻應(yīng)變片應(yīng)變片被測(cè)量被測(cè)量彈性彈性敏感敏感元件元件測(cè)量測(cè)量電橋電橋電阻應(yīng)變式傳感器組成原理框圖電阻應(yīng)變式傳感器組成原理框圖電源電源H1(s)H2(s)H3(s)X(s)Y1(s)Y2(s)Y(s)傳遞函數(shù)：傳遞函數(shù)：Y(s)X(s)= H1(s) H2(s) H3(s) = H(s)處理處理顯示顯示總靈敏度：總靈敏度：K=K1 K2

4、K3總誤差：總誤差：21qii三三.設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)步驟1.1.根據(jù)任務(wù)書要求，進(jìn)行方案選擇根據(jù)任務(wù)書要求，進(jìn)行方案選擇設(shè)計(jì)總原則：靈敏度設(shè)計(jì)，強(qiáng)度校核。設(shè)計(jì)總原則：靈敏度設(shè)計(jì)，強(qiáng)度校核。u應(yīng)變式力應(yīng)變式力/稱重傳感器稱重傳感器u應(yīng)變式壓力（即壓強(qiáng)）傳感器應(yīng)變式壓力（即壓強(qiáng)）傳感器u應(yīng)變式加速度傳感器應(yīng)變式加速度傳感器u應(yīng)變式位移傳感器應(yīng)變式位移傳感器u應(yīng)變式力矩傳感器應(yīng)變式力矩傳感器為貫徹學(xué)校課程設(shè)計(jì)一班多題的要求，已擬定為貫徹學(xué)校課程設(shè)計(jì)一班多題的要求，已擬定35 個(gè)方案，每個(gè)方案，每題題1人，請(qǐng)各班學(xué)委負(fù)責(zé)分配。人，請(qǐng)各班學(xué)委負(fù)責(zé)分配。（1）輪輻式（剪切力）輪輻式（剪切力） 具體要求見資料具

5、體要求見資料1、2（2）雙孔平行梁式（彎曲力）雙孔平行梁式（彎曲力）具體要求見資料：具體要求見資料：3、4、5（3）單孔剪切梁（剪切力）單孔剪切梁（剪切力） 具體要求見資料：具體要求見資料：6、7（4）S型彎曲或剪切型彎曲或剪切 具體要求見資料：具體要求見資料：8、9、10、11、12（5）組合梁（彎曲式）組合梁（彎曲式）具體要求見資料：具體要求見資料：13（6）柱）柱/筒式（正應(yīng)力）筒式（正應(yīng)力）具體要求見資料：具體要求見資料：14、15 荷重式荷重式 拉壓式拉壓式（7）軸銷式荷重（剪切力）軸銷式荷重（剪切力）是測(cè)量軸承、滑輪等構(gòu)件的是測(cè)量軸承、滑輪等構(gòu)件的徑向載荷或鋼絲繩張力的專徑向載荷或

6、鋼絲繩張力的專用傳感器，它可以代替滑輪用傳感器，它可以代替滑輪銷軸安裝在結(jié)構(gòu)中作徑向力銷軸安裝在結(jié)構(gòu)中作徑向力測(cè)量。具體要求見資料：測(cè)量。具體要求見資料：16（8）旁壓張力傳感器（橋式，剪切力）旁壓張力傳感器（橋式，剪切力）用于測(cè)量鋼絲繩的張力。用于測(cè)量鋼絲繩的張力。鋼絲繩通過鋼絲繩通過U形螺栓固定形螺栓固定在傳感器上，當(dāng)鋼絲繩受在傳感器上，當(dāng)鋼絲繩受拉力時(shí)，力通過導(dǎo)向輪作拉力時(shí)，力通過導(dǎo)向輪作用在傳感器上。具體要求用在傳感器上。具體要求見資料：見資料：17（9）橋式（剪切力）橋式（剪切力）雙剪切梁式傳感器，綜合精度高。用于汽車衡、天車秤等。雙剪切梁式傳感器，綜合精度高。用于汽車衡、天車秤等。

7、具體要求見資料：具體要求見資料：18、19、20（10）板環(huán)式傳感器）板環(huán)式傳感器具體要求見資料：具體要求見資料：21、22FF（12）靜態(tài)扭矩傳感器）靜態(tài)扭矩傳感器具體要求見資料：具體要求見資料：25、26、27（11）輪輻（圓板）式稱重測(cè)力傳感器）輪輻（圓板）式稱重測(cè)力傳感器具體要求見資料：具體要求見資料：23、24（13）壓力（壓強(qiáng)）傳感器）壓力（壓強(qiáng)）傳感器結(jié)構(gòu)示意圖見：結(jié)構(gòu)示意圖見：28、29、30、31、32，設(shè)計(jì)參閱，設(shè)計(jì)參閱傳感器傳感器技術(shù)手冊(cè)技術(shù)手冊(cè) 主編：袁希光主編：袁希光 國防工業(yè)出版社國防工業(yè)出版社 1986年年（14）位移傳感器）位移傳感器結(jié)構(gòu)示意圖見：結(jié)構(gòu)示意圖見：

8、33、34，設(shè)計(jì)參閱，設(shè)計(jì)參閱傳感器技術(shù)手冊(cè)傳感器技術(shù)手冊(cè)等等書籍書籍（15）加速度傳感器）加速度傳感器結(jié)構(gòu)示意圖見：結(jié)構(gòu)示意圖見：35，設(shè)計(jì)參閱，設(shè)計(jì)參閱傳感器技術(shù)手冊(cè)傳感器技術(shù)手冊(cè)等書籍等書籍（3）設(shè)計(jì)與計(jì)算）設(shè)計(jì)與計(jì)算; 首先由確定的彈性元件計(jì)算作用力于某點(diǎn)時(shí)此處的應(yīng)力大首先由確定的彈性元件計(jì)算作用力于某點(diǎn)時(shí)此處的應(yīng)力大小并與材料的允許應(yīng)力進(jìn)行比較，選擇合理的布片位置，小并與材料的允許應(yīng)力進(jìn)行比較，選擇合理的布片位置，其點(diǎn)盡可能為其點(diǎn)盡可能為max點(diǎn)處點(diǎn)處; 據(jù)彈性元件材料的許用彎曲應(yīng)力據(jù)彈性元件材料的許用彎曲應(yīng)力和許用剪切應(yīng)力和許用剪切應(yīng)力取取安全系數(shù)值安全系數(shù)值 ; 驗(yàn)證抗彎和抗剪強(qiáng)

9、度驗(yàn)證抗彎和抗剪強(qiáng)度 重新取整尺寸重新取整尺寸 ;（2）材料的選擇；）材料的選擇；2.2.彈性元件的設(shè)計(jì)與計(jì)算彈性元件的設(shè)計(jì)與計(jì)算（1）結(jié)構(gòu)的選擇）結(jié)構(gòu)的選擇;確定貼片處確定貼片處 ;彈性元件的附件選取彈性元件的附件選取 ;注意問題：注意問題：l形狀簡(jiǎn)單的梁，在單向應(yīng)力（零至最大的循環(huán)）下工作，形狀簡(jiǎn)單的梁，在單向應(yīng)力（零至最大的循環(huán)）下工作，為了保證為了保證107次以上的壽命，許用應(yīng)力次以上的壽命，許用應(yīng)力應(yīng)取彈性極限的應(yīng)取彈性極限的2/3以下；以下；l形狀復(fù)雜的彈性元件，如膜盒、波紋管等，在多變應(yīng)力形狀復(fù)雜的彈性元件，如膜盒、波紋管等，在多變應(yīng)力下工作，為了減小滯后，許用應(yīng)力至多只能取彈性

10、極限的下工作，為了減小滯后，許用應(yīng)力至多只能取彈性極限的1/3左右；對(duì)于長(zhǎng)期受載和測(cè)量用的彈簧，也應(yīng)取較低的左右；對(duì)于長(zhǎng)期受載和測(cè)量用的彈簧，也應(yīng)取較低的許用應(yīng)力（如取彈性極限的許用應(yīng)力（如取彈性極限的1/5）；）；l承受靜載荷的彈性元件，許用應(yīng)力可以允許接近彈性極承受靜載荷的彈性元件，許用應(yīng)力可以允許接近彈性極限。限。3.3.應(yīng)變片的選擇計(jì)算應(yīng)變片的選擇計(jì)算 （1）選?。┻x取R值值 ;（2）選材（線膨脹系數(shù)）選材（線膨脹系數(shù)t、電阻溫度系數(shù)、電阻溫度系數(shù)t、機(jī)械性、機(jī)械性能等確定）能等確定） ;（3）據(jù)使用場(chǎng)合、范圍選形式）據(jù)使用場(chǎng)合、范圍選形式 ;（4）據(jù)使用場(chǎng)合、范圍選基底、引線材料和粘

11、合劑）據(jù)使用場(chǎng)合、范圍選基底、引線材料和粘合劑 ;（5）應(yīng)變片的主要參數(shù)、尺寸選擇）應(yīng)變片的主要參數(shù)、尺寸選擇 。4.4.外型（外觀）設(shè)計(jì)外型（外觀）設(shè)計(jì) 外殼、固定、輸入輸出等。注意裝配關(guān)系表達(dá)清楚，外殼、固定、輸入輸出等。注意裝配關(guān)系表達(dá)清楚，標(biāo)注裝配尺寸、外觀尺寸、材料等。標(biāo)注裝配尺寸、外觀尺寸、材料等。5.5.測(cè)量電路的設(shè)計(jì)與計(jì)算測(cè)量電路的設(shè)計(jì)與計(jì)算（1）橋路的設(shè)計(jì)計(jì)算）橋路的設(shè)計(jì)計(jì)算;注意：供橋電壓的選擇應(yīng)考慮注意：供橋電壓的選擇應(yīng)考慮 應(yīng)變片的面積；應(yīng)變片的電阻；傳感器的散熱能應(yīng)變片的面積；應(yīng)變片的電阻；傳感器的散熱能力；環(huán)境溫度；應(yīng)變片的類型；傳感器（測(cè)試對(duì)力；環(huán)境溫度；應(yīng)變片的

12、類型；傳感器（測(cè)試對(duì)象）的材料等。象）的材料等。對(duì)全橋：對(duì)全橋：(2)放大電路的設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算放大電路的設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算;(3)其它相關(guān)電路（如檢波、濾波、電源等）的設(shè)計(jì)其它相關(guān)電路（如檢波、濾波、電源等）的設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算與參數(shù)計(jì)算 ;2igGgURPFRg：應(yīng)變片電阻；：應(yīng)變片電阻；Fg：敏感柵面積；：敏感柵面積；PG：敏感柵上的功率密度，可?。好舾袞派系墓β拭芏龋扇G=（1.63.1）10-3W/mm28.8.附圖附圖 電路原理圖（電路原理圖（ 4號(hào)圖紙）號(hào)圖紙） ;機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制機(jī)械裝配圖（機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制機(jī)械裝配圖（ 3號(hào)圖紙）、彈性元件號(hào)圖紙）、彈性元件圖（圖（4號(hào)圖紙）各一張?zhí)?/p>

13、圖紙）各一張.6.6.誤差來源與精度分析誤差來源與精度分析方法：分析系統(tǒng)各環(huán)節(jié)誤差，說明有無采取補(bǔ)償措施。估方法：分析系統(tǒng)各環(huán)節(jié)誤差，說明有無采取補(bǔ)償措施。估算出各環(huán)節(jié)誤差后按誤差合成的公式算出總誤差。算出各環(huán)節(jié)誤差后按誤差合成的公式算出總誤差。7.7.按學(xué)校課程設(shè)計(jì)說明書撰寫規(guī)范撰寫課按學(xué)校課程設(shè)計(jì)說明書撰寫規(guī)范撰寫課程設(shè)計(jì)說明書程設(shè)計(jì)說明書 ; ;說明書約說明書約5000字。注意不要抄教材基本內(nèi)容。寫清楚設(shè)計(jì)字。注意不要抄教材基本內(nèi)容。寫清楚設(shè)計(jì)思路、計(jì)算過程，如彈性元件選擇計(jì)算、電路分析及參數(shù)思路、計(jì)算過程，如彈性元件選擇計(jì)算、電路分析及參數(shù)計(jì)算、系統(tǒng)特性分析計(jì)算、誤差分析計(jì)算等。計(jì)算、

14、系統(tǒng)特性分析計(jì)算、誤差分析計(jì)算等。四、時(shí)間安排四、時(shí)間安排序號(hào)序號(hào)內(nèi)容內(nèi)容所用時(shí)間所用時(shí)間1布置課程設(shè)計(jì)任務(wù)布置課程設(shè)計(jì)任務(wù).查閱資料查閱資料 1天天2彈性元件設(shè)計(jì)彈性元件設(shè)計(jì) 2天天3敏感元件設(shè)計(jì)敏感元件設(shè)計(jì) 1天天4測(cè)量電路和圖紙測(cè)量電路和圖紙 4天天5誤差分析誤差分析 1天天6撰寫設(shè)計(jì)說明書撰寫設(shè)計(jì)說明書 1天天五、參考書五、參考書 1. 傳感器技術(shù)手冊(cè)傳感器技術(shù)手冊(cè) 主編：袁希光主編：袁希光 國防工業(yè)出版社國防工業(yè)出版社 1986年年（機(jī)電學(xué)院機(jī)電學(xué)院4樓圖書室樓圖書室）2. 應(yīng)變電測(cè)與傳感技術(shù)應(yīng)變電測(cè)與傳感技術(shù) 主編：鄭秀瑗，主編：鄭秀瑗， 國防工業(yè)出版社國防工業(yè)出版社 1985年年

15、3. 電阻應(yīng)變式傳感器電阻應(yīng)變式傳感器 陶寶琪主編陶寶琪主編 機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社 1993年年4. 電阻應(yīng)變式傳感器應(yīng)用技術(shù)電阻應(yīng)變式傳感器應(yīng)用技術(shù) 王云章主編王云章主編 機(jī)械工業(yè)出版社機(jī)械工業(yè)出版社 1991年年5. 傳感器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)傳感器設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)與畢業(yè)設(shè)計(jì)指南課程設(shè)計(jì)與畢業(yè)設(shè)計(jì)指南 單成祥等單成祥等 國防工業(yè)出版社，國防工業(yè)出版社，2007年年注：書籍可在學(xué)校網(wǎng)站注：書籍可在學(xué)校網(wǎng)站“數(shù)字圖書館數(shù)字圖書館”的的“超星電子圖書超星電子圖書”下下載載六、指導(dǎo)教師及分組六、指導(dǎo)教師及分組測(cè)控測(cè)控1201：戴蓉戴蓉，韓雪韓雪測(cè)控測(cè)控1202：韓雪韓雪，周曉，周曉測(cè)控測(cè)控1203：周

16、曉周曉，蔡蘭，蔡蘭測(cè)控測(cè)控1204：蔡蘭蔡蘭, 趙燕趙燕測(cè)控測(cè)控zy1201：趙燕趙燕，戴蓉，戴蓉七、教室及答疑安排七、教室及答疑安排答疑時(shí)間：答疑時(shí)間：17-18周周 周一五上午周一五上午 9：0010：30地點(diǎn)地點(diǎn):機(jī)電大樓六樓測(cè)控系機(jī)電大樓六樓測(cè)控系607室室15班的負(fù)責(zé)教師按順序值班答疑。班的負(fù)責(zé)教師按順序值班答疑。學(xué)生有設(shè)計(jì)問題也可電話聯(lián)系各班的負(fù)學(xué)生有設(shè)計(jì)問題也可電話聯(lián)系各班的負(fù)責(zé)教師。責(zé)教師。 八、課設(shè)提交注意事項(xiàng)：八、課設(shè)提交注意事項(xiàng)： 1.課程設(shè)計(jì)文件袋、封面統(tǒng)一領(lǐng)?。ㄙ徺I），文件袋題目寫課程設(shè)計(jì)文件袋、封面統(tǒng)一領(lǐng)?。ㄙ徺I），文件袋題目寫“傳感器原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)傳感器原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì)基于電阻應(yīng)變片的基于電阻應(yīng)變片的傳感傳感器設(shè)計(jì)器設(shè)計(jì)”，設(shè)計(jì)說明書封面題目寫，設(shè)計(jì)說明書封面題目寫“基于電阻應(yīng)變片的基于電阻應(yīng)變片的傳傳感器設(shè)計(jì)感器設(shè)計(jì)”; 2.說明書裝訂順序：說明書裝訂順序：（1）本科生課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表（打印）本科生課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表（打?。? （2）任務(wù)書（打印）任務(wù)書（打?。? （3）說明書目錄、正文、參考文獻(xiàn)、附錄，圖紙放文件袋里。）說明書目錄、正文、參考文獻(xiàn)、附錄，圖紙放文件袋里。說明書書寫格式見文件：說明書書寫格式見文件：“