电阻应变式称重传感器的工作原理

武汉理工大学《传感器原理及应用》课程设计说明书

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前 言

传感器是感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号（通常为电信号）的器件或装置，传感器是发展仪器仪表、自动控制和广泛应用计算机的前提条件。《传感器原理与应用》课程主要研究各类传感器的工作原理、简单结构以及实际的应用。

本课程设计时间为两周，课程设计旨在培养学生的综合应用能力，通过本实践环节，使学生加深对理论知识的理解，加深对传感器性能、检测电路的形式与配接、信号的分析与处理等内容的了解，使学生对测控系统的应用与设计有感性认识，为后续课程、毕业设计和工程实践服务。

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

武汉理工大学《传感器原理及应用》课程设计说明书

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前 言

传感器是感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号（通常为电信号）的器件或装置，传感器是发展仪器仪表、自动控制和广泛应用计算机的前提条件。《传感器原理与应用》课程主要研究各类传感器的工作原理、简单结构以及实际的应用。

本课程设计时间为两周，课程设计旨在培养学生的综合应用能力，通过本实践环节，使学生加深对理论知识的理解，加深对传感器性能、检测电路的形式与配接、信号的分析与处理等内容的了解，使学生对测控系统的应用与设计有感性认识，为后续课程、毕业设计和工程实践服务。

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

太原理工大学现代科技学院

《传感器原理与应用》课程设计

设计名称 应变式称重传感器设计 专业班级 测控11-2 学 号 2011101471 姓 名 李玉堃 同 组 人 王鑫 王海平

设计日期 2015年1月

太原理工大学现代科技学院

课程设计任务书

专业班级 设计名称 测控11-2 学生姓名 李玉堃 课程名称 设计周数 传感器原理及应用 应变式称重传感器设计 1.5周 设计 任务 主要 设计 参数 主要性能指标(量程0-1kg) 设计内容 设计要求 应变式称重传感器的选择；工作原理设计；分类与结构设计；测量电路设计 [1] 陶宝祺.电阻应变式传感器.北京:国防工业出版社,1993 主要参考 [2]刘迎春、叶湘滨.传感器原理与应用.长沙:国防科技大学出版社,2006 资 料 [3]单成祥.传感器的理论与设计基础及其应用.北京:国防工业出版社,1999 学生提交 归档文件 注：1.课程设计完成后，学生提交的归档文件应按照：封面—任务书—说明书—图纸的顺

序进行装订上交（大张图纸不必装订） 2.

智能仪器综合设计

电阻应变式称重传感器设计

摘要：在分析重力传感器信号特性的基础上，模块化地设计了称重传感器信号的调理电路并对其进行了仿真实验。结果表明：电路能实时、准确地处理信号，且工作稳定，可靠，重复性好，抗干扰能力强，可实现精密测量的目的。 关键词：称重；Lab view；电阻应变式传感器；放大电路。

一、引言

随着现代数据采集系统的不断发展，对高精度信号调理技术的要求也越来越高。由于传感器输出的信号往往存在温漂、信号比较小及非线性等问题， 因此它的信号通常不能被控制元件直接接收，这样一来，信号调理电路就成为数据采集系统中不可缺少的一部分，并且其电路设计的优化程度直接关系 到数据采集系统的精度和稳定性。

在称重传感器信号检测中，检测精度受到诸多因素的影响，其中电桥激励电压源的精度和稳定度是影响信号精确度的重要因素之一。电桥输出与激励电压成正比，因此，激励电压出现任何漂移都将导致电桥输出出现相应的漂移。并且现场工作环境恶劣，可能存在粉尘、振动、噪声以及电磁干扰等，称重传感器输出的几百微伏至几十毫伏信号极易受到干扰。所以研究抗干扰能力强、实时性好的信号变送和传输技术对保

篇一：电阻应变式传感器教案

专业课教案 2010年全国职业培训 参评组别：

优秀教研成果评选活动参评教案

专业分类：机电类 课程名:传感器及应用

电阻应变式传感器

作者姓名： 吕 小 亚

单 位: 陕西省彬县职业教育中心

通讯地址: 彬县西大街34号

邮政编码: 713500

联系电话: 18717285091

课题 电阻应变式传感器

一、教学设计

1、教材地位和作用

《传感器及应用》开设在机电专业第二学年，本书内容安排采用总分的结构，第二章分别介绍各类传感器的原理及应用，第一节《电阻应变式传感器》正是其中最简单最典型的一类传感器。这一节课的作用就知识体系而言，是机械、电子、化学、光学等基础知识的综合运用；就教学策略而言，是让学生掌握一种学习模式：掌握原理——实验论证——拓展应用——创新提高，而这个模式是后续章节每一种传感器的整体教学思路。

2、学情分析

本课题的授课对象是08机电2、3班。班内相当一部分学生初中没毕业，逻辑能力抽象思维能力差，前面学习的专业知识并不扎实，学生心态也比较浮躁，好的方面的是，学生好奇心强，好动性强，经过实习生活阅历有所丰富，对专业以及将来的职业有了比较理性的认识，学习的主动性有所提高。

3、教学目标定位

知识目标：1、掌握应变效应及电

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本手册只提供给产品操作者参考，学者的专业理论及实验原理没有必然性指导义务。 本手册由本公司著作。未经本公司书面授权，本手册中之任何部分皆不可以任何形式影印、复制或网络传播

北京杰创永恒科技有限公司

1

目录

一、产品简介 ................................................................................................................................... 3 二、实验箱组成 ............................................................................................................................... 3 三、产品特点 ..............

1、 一应变片的电阻R0=120Ω，K=2.05，用作应变为800μm/m的传感元件。 (1)求△R与△R/R； (2)若电源电压Ui=3V，求其惠斯通测量电桥的非平衡输出电压U0。

解：(1)△R/R=Kε=2.05x800μm/106μm

-3

=1.64x10

-3-3

则△R=1.64x10 x R=1.64x10 x 120Ω=0.197Ω

Ui(2) U0 =4xKε=

3?1.64?10?3V=1.23mV 4

2、如果将 120Ω的应变片贴在柱形弹性试件上，

-42

该试件的截面积 S=0.5×10m，材料弹性模量

1124

E=2×10N/ m。若由5×10N的拉力引起应变片电阻变化了 1.2Ω，求该应变片的灵敏系数 K。

解：△R/R=1.2/120=0.01 ε

5x104=σ/E=F/SE=0.5x10?4x2x1011=0.005

K=△R/R/ε=2

3、以阻值R=120Ω，灵敏系数 K=2.0的电阻应变片与阻值 120Ω的固定电阻组成电桥，供桥电压为3V，并假定负载电阻为无穷大，当应变片的应变为 2με和2000με时，分别求出单臂、双臂差动电

美国世铨称重传感器由广州南创编辑

美国世铨称重传感器

广州南创 谭工

美国世铨称重传感器公司专门从事称重传感器的生产和销售，主要用于实验室、工业和商业环境中分析、检测等称重设备，美国世铨称重传感器于2002年被Vishay收购，使得威世在称量产业进入了基于应变计的传感器和仪器仪表的全球市场，并且也实现了垂直市场整合的战略。

美国世铨称重传感器品牌称重传感器类型：悬臂梁称重传感器，S型称重传感器，单点式称重传感器，双剪切梁称重传感器，轮辐式称重传感器，波纹管称重传感器，柱式称重传感器，称重模块。

美国世铨称重传感器品牌产品种类：称重传感器，称重显示仪表，系统控制器，测力峰值器，资料处理器，放大器，大屏幕显示器，工业桌秤，工业天平，工业台秤，平台秤，U型秤，叉车秤，缓冲秤，工艺秤，钢瓶秤，吊钩秤，包装秤，散料秤，皮带秤，配料秤称重传感器

美国世铨称重传感器由广州南创编辑

美国世铨称重传感器品牌用途：搅拌机称重传感器、输送带称重传感器、灌装称重传感器、平台秤称重传感器、包装机称重传感器、纺织机称重传感器、皮带秤称重传感器、配料秤称重传感器，给煤机称重传感器，计数秤称重传感器，船舶称重传感器，漏斗秤称重传感器，汽车衡称重传感器，筒仓称重传感器，立罐称重传感器，糟罐

大连理工大学

大 学 物 理 实 验 报 告

院（系） 材料学院 专业 材料物理 班级 0705 姓 名 童凌炜 学号 200767025 实验台号 实验时间 2009 年 03 月 06 日，第 二 周，星期 五 第 5-6 节

教师签字 成 绩

实验名称 电阻应变式传感器

教师评语

实验目的与要求：

1. 学习电阻应变式传感器的基本原理、 结构、 特性和使用方法 2. 测量比较几种应变式转换电路的输出特性和灵敏度 3. 了解温度变化对应变测试系统的影响和温度补偿方法

主要仪器设备：

CSY10A型传感器系统实验仪

实验原理和内容： 1. 应变效应

导体或半导体在外力的作用下发生机械变形时， 其阻值也会发生相应的变化， 成为应变效应。 电阻应变片的工作原理即是基于这种效应， 将本身受力形变时发生的阻值

第5章 电阻应变式传感器

学习要点：

1.掌握传感器的工作原理及性能

2.了解传感器的结构、种类

3.掌握测量电路及其补偿方法

4.掌握应变片的布置及接桥方式

5.了解传感器的应用

电阻应变式传感器的基本原理是将被测非电量转换成与之有确定对应关系的电阻值，再通过测量此电

阻值达到测量非电量的目的。

一、工作原理及结构参数

1. 电阻应变片的工作原理

电阻应变片分为金属电阻应变片和半导体应变片。金属电阻应变片的工作原理是基于导体材料的“电 阻应变效应”，半导体应变片的工作原理是基于半导体材料的“压阻效应”。

当电阻丝受到拉伸或压缩时，其几何尺寸和电阻值同时发生变化，电阻的相对变化为

ρρ+εμ+=d)21( RdRx

对于金属材料来说，电阻应变效应是主要的。由于压阻系数很小，电阻率的变化可以忽略不计，所以 有 x)21( RdRεμ+=

其灵敏度 0/12xdRRSμε==+

对于半导体材料来说，其压阻效应远大于其应变效应，所以有

xLEdRdRεπρρ==

其灵敏度 ERdRSLxπε==0

和金属电阻应变片相比，半导体应变片具有灵敏度系数大，横向效应小