第一篇：大三暑期傳感器原理實習報告-應變式加速度傳感器設計

文章標題：大三暑期傳感器原理實習報告-應變式加速度傳感器設計

應變式加速度傳感器設計

——大三暑期傳感器原理實習報告

(西南交大機械制造及自動化張其美19990780)

1、設計任務及技術指標

應變式加速度傳感器的結構設計、特性曲線繪制等。

測量范圍：20g；精度：1；尺寸：不大于；頻響：0.1~100HZ；重量：不大于20g；共橋電壓：5V~24V（DC）。

2、結構設計

（1）采用等強度梁結構；

（2）材料選擇及尺寸確定；

a、殼體及質量塊選用碳鋼

彈性模量：（與疲勞破壞有關）

泊松比：

b、彈性元件（梁）選用鈹青銅（或硅梁）

彈性模量：

密度：

抗拉強度：

c、許用應力：（簡單梁）取

（3）設計計算；

設計原則：

a、在最小載荷F和相應的最大繞度或位移為已知時，可先根據結構要求確定長度，然后在計算和。

b、設計時先保證有足夠的靈敏度，然后在盡可能提高（固有頻率）

c、質量塊相對于基座的位移可按下列原則確定：

當時，其中a為被測加速度。

設計步驟：

A、先估計，忽略，確定。

取，則

B、估計和

取

C、確定

D、求

則，E、計算參數；

取，1、梁根部應變：

3、靜態靈敏度：（與應變片布置有關）雙臂工作時，4、動態靈敏度：

5、梁自由端的靜繞度：

6、梁自由端的動繞度：

7、傳感器的固有頻率：

8、可測最大加速度：

（4）幅頻特性計算：要求繪制幅頻曲線

a、剛度：

b、質量；

c、阻尼比：，取0.6~0.7內。

d、有阻尼固有頻率：

e、幅頻曲線：

f、相頻曲線：

（五）應變片的選擇：

1、應變片的選擇：選用小型硅應變片，參考規格：額定電阻：120；

靈敏度系數：；尺寸：；

最大工作電流：。

2、電橋輸出靈敏度：（1）電橋的結構；等臂、差動。

A、單臂：

B、雙臂差動：

C、四臂差動：：

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第二篇：大三暑期傳感器原理實習報告

大三暑期傳感器原理實習報告

應變式加速度傳感器設計

——大三暑期傳感器原理實習報告

(西南交大機械制造及自動化張其美19990780)

1、設計任務及技術指標

應變式加速度傳感器的結構設計、特性曲線繪制等。

測量范圍：20g；精度：1；尺寸：原創：www.tmdps.cn不大于；頻響：0.1~100hz；重量：不大于20g；共橋電壓：5v~24v（dc）。

2、結構設計

（1）采用等強度梁結構；

（2）材料選擇及尺寸確定；

a、殼體及質量塊選用碳鋼

彈性模量：（與疲勞破壞有關）

泊松比：

b、彈性元件（梁）選用鈹青銅（或硅梁）

彈性模量：

密度：

抗拉強度：

c、許用應力：（簡單梁）取

（3）設計計算；

設計原則：

a、在最小載荷f和相應的最大繞度或位移為已知時，可先根據結構要求確定長度，然后在計算和。

b、設計時先保證有足夠的靈敏度，然后在盡可能提高（固有頻率）

c、質量塊相對于基座的位移可按下列原則確定：

當時，其中a為被測加速度。

設計步驟：

a、先估計，忽略，確定。

取，則

b、估計和

取

c、確定

d、求

則，e、計算參數；

取，1、梁根部應變：

3、靜態靈敏度：（與應變片布置有關）雙臂工作時，4、動態靈敏度：

5、梁自由端的靜繞度：

6、梁自由端的動繞度：

7、傳感器的固有頻率：

8、可測最大加速度：

（4）幅頻特性計算：要求繪制幅頻曲線

a、剛度：

b、質量；

c、阻尼比：，取0.6~0.7內。

d、有阻尼固有頻率：

e、幅頻曲線：

f、相頻曲線：

（五）應變片的選擇：

1、應變片的選擇：選用小型硅應變片，參考規格：額定電阻：120；

靈敏度系數：；尺寸：；

最大工作電流：。

2、電橋輸出靈敏度：（1）電橋的結構；等臂、差動。

a、單臂：

b、雙臂差動：

c、四臂差動：：

第三篇：電阻應變式稱重傳感器等工作原理

電阻應變式稱重傳感器等工作原理

電阻應變式稱重傳感器是基于這樣一個原理：彈性體（彈性元件，敏感梁）在外作用下產生彈性變形，使粘貼在他表面的電阻應變片（轉換元件）也隨同產生變形，電阻應變片變形后，它的阻值將發生變化（增大或減小），再經相應的測量電路把這一電阻變化轉換為電信號（電壓或電流），從而完成了將外力變換為電信號的過程。

由此可見，電阻應變片、彈性體和檢測電路是電阻應變式稱重傳感器中不可缺少的幾個主要部分。下面就這三方面簡要論述。

一、電阻應變

電阻應變片是把一根電阻絲機械的分布在一塊有機材料制成的基底上，即成為一片應變片。他的一個重要參數是靈敏系數K。我們來介紹一下它的意義。

設有一個金屬電阻絲，其長度為L，橫截面是半徑為r的圓形，其面積記作S，其電阻率記作ρ，這種材料的泊松系數是μ。當這根電阻絲未受外力作用時，它的電阻值為R：

R = ρL/S（Ω）（2—1）

當他的兩端受F力作用時，將會伸長，也就是說產生變形。設其伸長ΔL，其橫截面積則縮小，即它的截面圓半徑減少Δr。此外，還可用實驗證明，此金屬電阻絲在變形后，電阻率也會有所改變，記作Δρ。對式（2--1）求全微分，即求出電阻絲伸長后，他的電阻值改變了多少。我們有：

ΔR = ΔρL/S + ΔLρ/S –ΔSρL/S2（2—2）

用式（2--1）去除式（2--2）得到

ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L – ΔS/S（2—3）

另外，我們知道導線的橫截面積S = πr2，則 Δs = 2πr*Δr，所以

ΔS/S = 2Δr/r（2—4）

從材料力學我們知道

Δr/r =-μΔL/L（2—5）

其中，負號表示伸長時，半徑方向是縮小的。μ是表示材料橫向效應泊松系數。把式（2—4）（2—5）代入（2--3），有

ΔR/R = Δρ/ρ + ΔL/L + 2μΔL/L

=（1 + 2μ（Δρ/ρ）/（ΔL/L））*ΔL/L

= K *ΔL/L（2--6）

其中

K = 1 + 2μ +（Δρ/ρ）/（ΔL/L）（２--７）

式（2--6））說明了電阻應變片的電阻變化率（電阻相對變化）和電阻絲伸長率（長度相對變化）之間的關系。

需要說明的是：靈敏度系數K值的大小是由制作金屬電阻絲材料的性質決定的一個常數，它和應變片的形狀、尺寸大小無關，不同的材料的K值一般在1.7—3.6之間；其次K值是一個無因次量，即它沒有量綱。在材料力學中ΔL/L稱作為應變，記作ε，用它來表示彈性往往顯得太大，很不方便

常常把它的百萬分之一作為單位，記作με。這樣，式（２--６）常寫作：

ΔR/R = Kε(2—8)

二、彈性體

彈性體是一個有特殊形狀的結構件。它的功能有兩個，首先是它承受稱重傳感器所受的外力，對外力產生反作用力，達到相對靜平衡；其次，它要產生一個高品質的應變場（區），使粘貼在此區的電阻應變片比較理想的完成應變棗電信號的轉換任務。

第四篇：應變管式測壓傳感器設計書

傳感器課程設計

說明書

設計題目：應變管式測壓傳感器 專業：電子工程系測控技術與儀器 學號：0905034342 設計者:胡智鵬

指導教師：完成時間：學校名稱：中北大學

第五篇：《傳感器及其工作原理》教學設計期

江蘇省南京市第一中學(210000)郭興華 1設計思想

隨著科學技術的發展，傳感器的應用越來越普及，在我們的身邊大量地使用著各種各樣的傳感器，但是很多學生會覺得傳感器很神秘，是遙不可及的高科技產品。筆者希望能將學生實驗和教師演示實驗結合起來，通過對實驗的觀察、思考和探究，了解什么是傳感器，傳感器是如何將非電學量轉換成電學量的，傳感器在生產、生活中有哪些具體應用，為學生利用傳感器制作簡單的自控裝置作鋪墊。在教學內容的設計方面，注重知識問題化，問題層次化，讓不同層次的學生都有思考與討論、交流與合作的空間；關注學生對知識形成過程的理解，讓學生親歷思考和探究的過程，領悟科學探究的方法。2教材分析

本節課介紹傳感器的概念和一些制造傳感器所使用的敏感元件，使學生對傳感器的知識有一個初步的了解，體會物理知識在生活中的應用。為傳感器的應用和利用傳感器制作簡單的自控裝置作鋪墊。3學情分析

學生在物理學習中，一般會做大量的習題，有較強的解題能力。但是，當遇到具體的實際問題和一些簡單的有科技含量的產品時，卻常常不會分析和處理。教材中即使安排了數量有限的物理實驗和有關高新技術發展的閱讀材料，在實際教學中往往也難以落實。因為學生對傳感器了解較少，所以教學時應避深奧的理論，消除傳感器的神秘感。學生之所以會“怕”，就是因為不熟悉，接觸多了，問題就很容易解決了。在教學中多舉些例子并多做實驗，讓學生感受傳感器的巨大作用，進而提高學生的學習興趣，培養學生熱愛科學的情感和崇尚科學的精神。4教學目標 4.1知識和技能

（1）了解什么是傳感器，知道非電學量轉化為電學量的技術意義。（2）知道常見的傳感器的類型。

（3）了解兩種常見的敏感元件光敏電阻、熱敏電阻及其工作原理。4.2過程和方法

學生在了解傳感器、熟悉傳感器工作原理的同時，經歷科學探究過程，學習科學研究方法，培養學生的觀察能力、實踐能力和創新思維能力。4.3情感態度價值觀

（1）體會傳感器在生活、生產、科技領域中的種種益處，激發學生的學習興趣，拓展學生的視野。

（2）通過動手實驗，培養學生實事求是的科學態度、團隊合作精神和創新意識。5教學重難點

（1）重點：理解并掌握傳感器的3種常見敏感元件的工作原理。（2）難點：分析并設計傳感器的應用電路。6教學儀器

音樂茶杯、光敏電阻、熱敏電阻、光敏電阻演示儀、開關、導線、多用電表、手電筒、小燈泡、干簧管、磁鐵等。7教學方法

實驗法、探究法、討論法等。8教學過程 8.1引入課題 上課前，先讓學生觀看一段機器人大賽的視頻，機器人在自動搜尋火源。

看完這個視頻，學生心中都有一個問題：機器人是如何自動找到火源的呢？進而引入課題。8.2新課教學 師：“在大家看來傳感器非常神秘，其實傳感器對我們而言再熟悉不過了，因為我們人體本身就是傳感器。”

人類制造的傳感器，就像人的感覺器官一樣，也可以感覺到外界的信息，然后把它轉化為生物電信號。其實傳感器的工作原理就是一感、二傳。它可以感受到外界的非電學量，然后把它轉為電學量。

（1）問題1：傳感器的定義是什么呢？

傳感器是指這樣一類元件：它能夠感受諸如力、溫度、光、聲、化學成分等非電學量，并能把它們按照一定的規律轉換為電壓、電流等電學量，或轉換為電路的通斷。

師：在我們的生活中，傳感器的應用其實非常廣泛，請大家看如圖1所示的圖片。這些物體中有哪些是你們認識的？

生：圖片1是攝像頭，可以將圖像畫面轉化為電信號。

生：圖片5是火災報警器，發生火災的時候可以發出報警聲。生：圖2是一個測溫儀，它不需要和人體接觸，就能測出體溫。生：圖6是電子秤，可以稱量物品的重量。

師：同學們說得都很好，上面圖片中的這些物體都應用了傳感器的原理。圖片1和5是光電傳感器的應用，圖片2是溫度傳感器的應用，圖片3是聲音傳感器的應用，圖片4是電容傳感器的應用，圖片6是力傳感器的應用。

演示實驗1：教師出示一只音樂茶杯，茶杯平放于桌上時，無聲無息，提起茶杯便播放悅耳的音樂。

（2）問題2：音樂茶杯的工作開關又在哪里？開啟的條件是什么？ 學生猜測：在茶杯底部，所受壓力發生改變。

實驗探究：提起茶杯，用手壓杯的底部，音樂并沒有停止。學生猜測：是由于光照強度的改變。

實驗探究：用一個紙盒擋住底部（不與底部接觸），音樂停止，可見音樂茶杯受光照強度的控制。這是因為在音樂茶杯的底部有一個光敏電阻。（3）問題3：光敏電阻能夠將什么量轉化為什么量？ 生：光敏電阻能夠將光學量轉化為電阻等電學量。學生實驗：

①實驗目的：設計一個電路，使得小燈泡的亮度隨手電筒的光照強度發生變化； ②實驗器材：干電池(4節)、小燈泡、光敏電阻、手電筒、導線等。

師：同學們剛才設計的其實是一個光電報警電路，當光敏電阻所受光強發生變化時，小燈泡就會發光報警。接下來我來演示一下如圖2所示的光電報警電路。演示實驗 ：展示光電報警電路。

（4）問題4：請同學們來解釋一下這個光電報警電路的工作原理？

生：當光敏電阻受到光照時，阻值減小，通過電磁繼電器的電流增大，電磁繼電器具有了磁性，將繼電器上方的銜鐵吸引下來。使得接觸點由a、b接觸變為b、c接觸，從而將1、2接線柱的電路接通，蜂鳴器發出了鳴叫。

師：因為光敏電阻的阻值隨光強發生改變，我們常用光敏電阻做光電傳感器的敏感元件。那么溫度傳感器的敏感元件是什么呢？接下來，我們來介紹熱敏電阻。（5）問題5：熱敏電阻的阻值與溫度變化有什么關系？ 生：熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小。

（6）問題6：熱敏電阻能夠將什么量轉化為什么量？ 生：熱敏電阻能夠將溫度轉化為電阻這個電學量。

經過進一步研究發現，熱敏電阻的阻值隨溫度的變化遵循如圖3所示的變化規律。

在電學部分學習過小燈泡的歐姆定律，我們知道小燈泡的阻值隨溫度的增大而增大。小燈泡的燈絲是由鎢絲制成的，經研究發現，金屬材料的阻值都隨溫度的升高而增大，有一一對應的關系，因而可以用來制作溫度計，把它稱為金屬熱電阻。（7）問題7：熱敏電阻和金屬熱電阻有何異同？

生：熱敏電阻和金屬熱電阻的阻值都隨溫度發生變化。但是熱敏電阻的阻值隨溫度的升高而減小，金屬熱電阻的阻值隨溫度的升高而增大。而且在一定范圍內，熱敏電阻隨溫度的變化比較靈敏。

（8）問題8：電容式位移傳感器（見圖4）能夠將什么量轉為什么量？ 生:電容式位移傳感器能夠將位移這個力學量轉化為電容這個電學量。

師：當被測物體的位移發生改變時，電容器極板間的電介質發生改變，從而改變電容器的電容值。我們知道影響電容的因素除了電介質還有板間距d，以及正對面積S。下面介紹幾類電容器傳感器的應用實例，如圖5~9所示。

當電容器的動片轉動時，電容器的正對面積發生改變，從而改變了電容的值。將它制成傳感器，就可以將轉過的角度這個非電學量轉化為電容這個電學量。圖6改變正對面積2 當導電液體的深度發生改變時，電容器的正對面積發生改變。如果將它制成傳感器就可以將液體深度這個非電學量轉化為電容這個電學量。

當施加在可動電極上的力發生改變時，電容器間的距離發生改變，從而改變了電容的值。如果將它制成傳感器就可以將力這個非電學量轉化為電容這個電學量。

聲波使得電容器的金屬薄膜發生振動，電容器間的距離發生改變，從而改變了電容值。如果將它制成傳感器就可以力這個非電學量轉化為電容這個電學量。

現在的觸摸式手機大多數都使用了電容屏，當按鍵的上的壓力發生改變時，電容器間的距離發生改變，從而改變了電容值。如果將它制成傳感器就可以力這個非電學量轉化為電容這個電學量。

師：最后，我們再來看這樣的一個盒子，這個盒子的內部結構我們不清楚，但是在盒子的旁邊有一個小孔，小孔處露出一個燈泡。當我把一個磁鐵靠近盒子時，燈泡發光了。誰能解釋一下這是什么原因呢？

生：我覺得里面有一個磁性開關，當磁鐵靠近開關時，開關就閉合了。

生：我覺得里面有一個線圈，當磁鐵靠近時，產生了感應電流，所以燈泡就發光了。

生：我覺得里面有一個對磁敏感的元件，當磁鐵靠近時，它的某個量發生改變，從而燈泡發光了。師：同學們剛才講的都非常的好，這個盒子里面的確有一個對磁敏感的元件，它叫做干簧管，如 圖10干簧管

當磁體靠近干簧管時，兩個簧片被磁化，相互吸引而接通，干簧管能起到控制開關的作用。（9）問題9：干簧管能夠將什么量轉化為什么量？

生：干簧管能夠將磁感應強度這個磁學量轉化為電路的通斷。師：我們今天學習了傳感器的概念，常見的傳感器的類型，以及常見的敏感元件的工作原理。同學們思考一下家庭中有哪些物體應用了傳感的原理。8.3教學反思

本節課從學生感興趣的機器人滅火大賽入手，設置懸念，提出問題，激發學生興趣，增強學生的求知欲。在進行“什么是傳感器”的教學中以人體為例，讓學生知道傳感器就在我們的身邊，從而消除傳感器在學生心目中的神秘感。在對光敏電阻、熱敏電阻這些制作傳感器的元器件教學中，注重將教師演示實驗與學生動手實驗相結合，注重理論與實踐相結合。尤其是通過教師演示光電報警電路，讓學生知道傳感器在生活中的應用非常重要和廣泛。整個教學過程符合新課程的三維目標，體現新課程的理念，注意培養學生的自主、合作、探究能力，注意從生活走向物理，從物理走向生活，以此增進學生的學習能力和科學素養。