Matlab应变片仿真,应变片传感器的应用.ppt
第13章 小型称重系统设计 13.1 设计任务 13.1 设计任务 本例是利用金属箔式应变片设计一个小型称重装置。硬件部分是在Multisim中仿真设计，软件显示与分析部分由LabVIEW虚拟仪器完成。本设计完成过程中需要掌握以下几点： 1)掌握金属箔式应变片的应变效应，单臂、全桥电桥 工作原理和性能。 2)学会利用应变片原理建立仿真模型。 3)比较单臂与全桥电桥的不同性能、了解其特点。 4)学会使用全桥电路。 5)会使用G语言编程实现虚拟仪器的功能。 13.2 测量电路原理与设计 13.2.1 传感器模型的建立 电阻应变片的工作原理是基于电阻应变效应，即在导体产生机械变形时，它的电阻值相应发生变化。应变片是由金属导体或半导体制成的电阻体，其阻值将随着压力所产生的变化而变化。对于金属导体，电阻变化率的表达式为： (13-1) 式中： μ—材料的泊松系数； ε—应变量。 13.2 测量电路原理与设计 ◆通常把单位应变所引起电阻相对变化称作电阻丝的灵敏系数，对于金属导体，其表达式为： (13-2) 所以： (13-3) ◆在外力作用下,应变片产生变化,同时应变片电阻也发生相应变化。当测得阻值变化为△R时，可得到应变值ε，根据应力与应变关系，得到应力值为 (13-4) 13.2 测量电路原理与设计 式中： σ-应力,ε-应变(为轴向应变) E-材料的弹性模量 。 又重力G与应力σ的关系为： (13-5) 式中： G-重力,S-应变片截面积 根据以上各式可得到： (13-6) 由此得出应变片电阻与重物质量的关系，即 (13-7) 13.2 测量电路原理与设计 根据应变片常用的材料(如康铜)取 k0=2；E =16300 ；S = ；R0 =348Ω； g= ◆所以在Multisim中可用建立以下模型来代替应变片进行仿真，模型如图13-1所示： 13.2 测量电路原理与设计 13.2.2 桥路部分电路原理 ◆电阻应变计把机械应变转换成ΔR/R后，必须采用转换电路通常采用惠斯登电桥电路实现这种转换。 ◆图13-2所示的直流电桥，对于单臂电桥,如下图： 13.2 测量电路原理与设计 13.2 测量电路原理与设计 (13-10) 电桥电压灵敏度定义为： (13-11) 从上式分析发现： ①电桥电压灵敏度正比于电桥供电电压。 ②电桥电压灵敏度是桥臂电阻比值n的函数，必须恰当的选择n的值，保证电桥具有较高的灵敏度。 13.2 测量电路原理与设计 由
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