电阻应变式压力传感器工作原理细解
2011-10-14 15:37 元器件交易网
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中心议题：
电阻应变式压力传感器工作原理
微压力传感器接口电路设计
微压力传感器接口系统的软件设计
微压力传感器接口电路测试与结果分析
解决方案：
电桥放大电路设计
AD 7715接口电路设计
单片机接口电路设计
本文采用惠斯通电桥滤出微压力传感器输出的模拟变量，然后用INA 118放大器将此信号放大，用7715A/D 进行模数转换，将转换完成的数字量经单片机处理，最后由LCD 将其显示，采用LM334 做的精密 5 V 恒流源为电桥电路供电，完成了微压力传感器接口电路设计，既能保证检测的实时性，也能提高测量精度。
微压力传感器信号是控制器的前端，它在测试或控制系统中处于首位，对微压力传感器获取的信号能否进行准确地提取、处理是衡量一个系统可靠性的关键因素。后续接口电路主要指信号调节和转换电路，即能把传感元件输出的电信号转换为便于显示、记录、处理和控制的有用电信号的电路。由于用集成电路工艺制造出的压力传感器往往存在：零点输出和零点温漂，灵敏度温漂，输出信号非线性，输出信号幅值低或不标准化等问题。本文的研究工作，主要集中在以下几个方面：
(1) 介绍微压力传感器接口电路总体方案设计、系统的组成和工作原理。
(2) 系统的硬件设计，介绍主要硬件的选型及接口电路，包括A/D转换电路、单
片机接口电路、1602显示电路。
(3) 对系统采用的软件设计进行研究，并简要阐述主要流程图，包括主程序、A/D
转换程序、1602显示程序。
1电阻应变式压力传感器工作原理
电阻应变式压力传感器是由电阻应变片组成的测量电路和弹性敏感元件组合起来的传感器。当弹性敏感元件受到压力作用时，将产生应变，粘贴在表面的电阻应变片也会产生应变，表现为电阻值的变化。这样弹性体的变形转化为电阻应变片阻值的变化。把4个电阻
应变片按照桥路方式连接，两输入端施加一定的电压值，两输出端输出的共模电压随着桥路上电阻阻值的变化增加或者减小。一般这种变化的对应关系具有近似线性的关系。找到压力变化和输出共模电压变化的对应关系，就可以通过测量共模电压得到压力值。
当有压力时各桥臂的电阻状态都将改变，电桥的电压输出会有变化。
式中：Uo为输出电压，Ui为输入电压。
当输入电压一定且△ Ri <
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对于全等臂电桥，R仁R2= R3= R，各桥臂电阻应变片灵敏系数K相同，式⑵可
简化为
13)
ARi d/i?曲、 41 Ri ' Ri RJ & 由于△ Ri< 岸且宜凹圧崗 41 Ri R: b 4 ' 1 式（4）为电桥转换原理的一般形式。△ U 为电桥输出电压。作为全等臂电桥, △ R1 = △ R2 = △ R3= △ R4，式（4）变为△ U =UK ￡ 。 2微压力传感器接口电路 应用微压力传感 器对压力的感应特性，将压力转换为模拟 的电压输出，此输出信 号不能直接由单片机 处理。因此，需要经 A/D 转换为数字量。单片机通过对此 数字量的处 理，获得实际的压力 值，并通过液晶屏显示。 图1微压力传感器接口电路 框图 由图1可以看出，整个电路 的设计分4大部分：电桥电路、放大电路、 A/D 转换 电路、LCD 显示电路。 2.1电桥放大电路 由于所测出的微 压力传感器两端的电压信号较弱，所以电 压在进行A/D 转换之前 必须经 过放大电路的 放大（见图2）。INA118由3个运算放大器组成差分放大 结构，内置输 入过压保 dL r = 护，且可通过外置不同大小的电阻实现不同的增益（从1到1 000），因而应用范围 13) 很广。 图2电桥放大电路 通过在脚1和脚8之间外接一电阻Rg来实现不同的增益，该增益可从1到1 000 不等。电阻Rg为式中G为增益。由于Rg的稳定性和温度漂移对增益有影响，因此，在需要获得高精度增益的应用中对Rg的要求也比较高，应采用高精度、低噪声的金属膜电阻。此外，高增益的电路设计中的Rg值较小，如G=100时的Rg值为1.02 k Q ;G=1 000时的Rg值为50.5 Q。 2.2AD7715 接口电路 为了实现对微压力的实时测量，使用16位的AD7715对输出电压进行采样测量， 其中AD780提供2.5V高精度基准电压。P3.1脚提供了AD工作所需的时钟，P1.4和 P1.5脚接收和发送通讯数据，P1.6是片选信号，P1.7接DRDY , AT89S52可以通过查询 P1.7的状态来判断是否可以读取AD转换结果。A/D接口电路如图3所示。 图3 A/D 转换电路 2.3单片机接口电路 AT89S52是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，兼容标准MCS-51指令系 统及80C51 引脚结构。 本设计使用的复 位电路是由22卩F 的电容，1 k Q 的电阻及IN4148二极管组成。 在满足单 片机可靠复 位的前提下，该复位电路的优点在于降低 复位引脚的对地阻抗，可以 显着增强单片机复位电路的抗干扰能力。 二极管可以实现快速释放电容电量的功能，满足短时间复 位的要求。本设计的单 片机连接 电路如图4所示，输入 信号为经7715A/D 转换的模拟电压，单片机进行计算处理 后输入到LCD1602液晶显示，显示出相应的压力值。 ri I ； ipF L ■J Pl 2 1 C4 Z1F1 3 .I I.OOOMHZ1 Pi 6 4 1 PL3 5 C3 & 7 SCLK 5CKD HQXIN DVDD MCLKwt DIN DCVT RKET E>RDY AVDD 1GND AkHf*) Rtf nt-) Au*) Rtf irt*) V4 HOGMD +Vm MC TEMP Yom TEJM DGMD DVt5 L”一 !is C3 0.01uF 14 PL4 13 5 T5 7 17 10 IDOL * 6 8 7 图4单片机连接电路 3系统的软件设计 3.1主程序流程图 在系统加电后， 主程序首先完成系统初始化，其中包括 A/D 、串行口、中断等工 作状态的 设定，给系 统变量赋初值，显示上次设定值等。执行 相应的功能子程序。当启动 键按下后，根据设定 值、校正等参数计算对应输出的数字量， 如图5所示。 CHD XTALl F) Tflli PJ “匝 FJjiTl PH/TO PJM￥T T pjiirn Pi 3-M C ： 円2 Fl 1/T2TX 閃W3 KT ；1'：＞T IH TCpf CA IH [[°」 T #include P1=date; delay(10); lcden=1; delay(5); lcden=0; } void display() { ulongtamp,zhl; if(zhl>0||zhl<16777216)//进行判断是否满足条件 { tamp=((zhl*298)/100000)-24714;//进行AD转换计算 shiqian=tamp/10000; //进行计算 qian=tamp%10000/1000; bai=tamp%10000%1000/100; shi=tamp%10000%1000%100/10; ge=tamp%10000%1000%100%10; write_com(0x80+0x05); //表示使用哪个1602中的地址显示 write_data(table[shiqian]); // 显示值 delay(50); write_com(0x80+0x06); //表示使用哪个1602中的地址显示 write_data(table[qian]); // 显示值 delay(50); //延时，主要是用来解决显示屏是否忙还是不忙 write_com(0x80+0x07); write_data(table1[0]); delay(50); write_com(0x80+0x08); write_data(table[bai]); delay(50); write_com(0x80+0x09); write_data(table[shi]); delay(50); write_com(0x80+0x0A); write_data(table[ge]); ●检查安装孔的尺寸 如果安装孔的尺寸不合适，传感器在安装过程中，其螺纹部分就很容易受到磨损。这不仅会影响设备的密封性能，而且使压力传感器不能充分发挥作用，甚至还可能产生安全隐患。只有合适的安装孔才能够避免螺纹的磨损（螺纹工业标准1/2-20 UNF 2B），通常可以采用安装孔测量仪对安装孔进行检测，以做出适当的调整。 ●保持安装孔的清洁 保持安装孔的清洁并防止熔料堵塞对保证设备的正常运行来说十分重要。在挤出机被清洁之前，所有的压力传感器都应该从机筒上拆除以避免损坏。在拆除传感器时，熔料有可能流入到安装孔中并硬化，如果这些残余的熔料没有被去除，当再次安装传感器时就可能造成其顶部受损。清洁工具包能够将这些熔料残余物去除。然而，重复的清洁过程有可能加深安装孔对传感器造成的损坏。如果这种情况发生，就应当采取措施来升高传感器在安装孔中的位置。 ●选择恰当的位置 当压力传感器的安装位置太靠近生产线的上游时，未熔融的物料可能会磨损传感器的顶部;如果传感器被安装在太靠后的位置，在传感器和螺杆行程之间可能会产生熔融物料的停滞区，熔料在那里有可能产生降解，压力信号也可能传递失真;如果传感器过于深入机筒，螺杆有可能在旋转过程中触碰到传感器的顶部而造成其损坏。一般来说，传感器可以位于滤网前面的机筒上、熔体泵的前后或者模具中。 ●仔细清洁 在使用钢丝刷或者特殊化合物对挤出机机筒进行清洁前，应该将所有的传感器都拆卸下来。因为这两种清洁方式都可能会造成传感器的震动膜受损。当机筒被加热时，也应该将传感器拆卸下来并使用不会产生磨损的软布来擦拭其顶部，同时传感器的孔洞也需要用清洁的钻孔机和导套清理干净。 ●保持干燥 尽管传感器的电路设计能够经受苛刻的挤出加工环境，但是多数传感器也不能绝对防水，在潮湿的环境下也不利于正常运行。因此，需要保证挤出机机筒的水冷装置中的水不会渗漏，否则会对传感器造成不利影响。如果传感器不得不暴露在水中或潮湿的环境下，就要选择具有极强防水性的特殊传感器。 常用压力传感器原理分析 振膜式谐振压力传感器 振膜式压力传感器结构如图(a)所示。振膜为一个平膜片，且与环形壳体做成整体结构，它和基座构成密封的压力测量室，被测压力 p经过导压管进入压力测量室内。参考压力室可以通大气用于测量表压，也可以抽成真空测量绝压。装于基座顶部的电磁线圈作为激振源给膜片提供激振力，当激振 频率与膜片固有频率一致时，膜片产生谐振。没有压力时，膜片是平的，其谐振频率为 f0；当有压力作用时，膜片受力变形，其张紧力增加，则相应的谐振频率也随之增加，频率随压力变化且为单值函数关系。 在膜片上粘贴有应变片，它可以输出一个与谐振频率相同的信号。此信号经放大器放大后，再反馈给激振线圈以维持膜片的连续振动，构成一个闭环正反馈自激振荡系统。如图(b)所示 压电式压力传感器 某些电介质沿着某一个方向受力而发生机械变形(压缩或伸长)时，其内部将发生极化现象，而在其某些表面上会产生电荷。当外力去掉后，它又会重新回到不带电 的状态，此现象称为“压电效应”。常用的压电材料有天然的压电晶体(如石英晶体)和压电陶瓷(如钛酸钡)两大类，它们的压电机理并不相同，压电陶瓷是人造 多晶体，压电常数比石英晶体高，但机械性能和稳定性不如石英晶体好。它们都具有较好特性，均是较理想的压电材料。 压电式压力传感器是利用压电材料的压电效应将被测压力转换为电信号的。由压电材料制成的压电元件受到压力作用时产生的电荷量与作用力之间呈线性关系： Q=kSp 式中 Q为电荷量；k为压电常数；S为作用面积；p为压力。通过测量电荷量可知被测压力大小。 图1为一种压电式压力传感器的结构示意图。压电元件夹于两个弹性膜片之间，压电元件的一个侧面与膜片接触并接地，另一侧面通过引线将电荷量引出。被测压力 均匀作用在膜片上，使压电元件受力而产生电荷。电荷量一般用电荷放大器或电压放大器放大，转换为电压或电流输出，输出信号与被测压力值相对应。 除在校准用的标准压力传感器或高精度压力传感器中采用石英晶体做压电元件外，一般压电式压力传感器的压电元件材料多为压电陶瓷，也有用高分子材料(如聚偏二氟乙稀)或复合材料的合成膜的。 电阻应变式压力传感器工作原理细解 201１—10-14 １5：37元器件交易网 字号： 中心议题: 电阻应变式压力传感器工作原理 微压力传感器接口电路设计 微压力传感器接口系统得软件设计 微压力传感器接口电路测试与结果分析 解决方案： 电桥放大电路设计 AD7715接口电路设计 单片机接口电路设计 本文采用惠斯通电桥滤出微压力传感器输出得模拟变量，然后用IＮA11８放大器将此信号放大,用7７15A/D 进行模数转换，将转换完成得数字量经单片机处理,最后由LCD 将其显示，采用LM３34 做得精密5 V 恒流源为电桥电路供电,完成了微压力传感器接口电路设计,既能保证检测得实时性，也能提高测量精度。 微压力传感器信号就是控制器得前端，它在测试或控制系统中处于首位，对微压力传感器获取得信号能否进行准确地提取、处理就是衡量一个系统可靠性得关键因素.后续接口电路主要指信号调节与转换电路,即能把传感元件输出得电信号转换为便于显示、记录、处理与控制得有用电信号得电路。由于用集成电路工艺制造出得压力传感器往往存在:零点输出与零点温漂，灵敏度温漂,输出信号非线性,输出信号幅值低或不标准化等问题。本文得研究工作，主要集中在以下几个方面： (1）介绍微压力传感器接口电路总体方案设计、系统得组成与工作原理。 （2）系统得硬件设计，介绍主要硬件得选型及接口电路,包括Ａ/D 转换电路、单片机接口电路、1602显示电路。 (3）对系统采用得软件设计进行研究，并简要阐述主要流程图,包括主程序、A/Ｄ转换程序、16０2显示程序。 1 电阻应变式压力传感器工作原理 电阻应变式压力传感器就是由电阻应变片组成得测量电路与弹性敏感元件组合起来得传感器。当弹性敏感元件受到压力作用时，将产生应变，粘贴在表面得电阻应变片也会产生应变，表现为电阻值得变化。这样弹性体得变形转化为电阻应变片阻值得变化。把4 个电阻应变片按照桥路方式连接,两输入端施加一定得电压值，两输出端输出得共模电压随着桥路上电阻阻值得变化增加或者减小。一般这种变化得对应关系具有近似线性得关系。找到压力变化与输出共模电压变化得对应关系,就可以通过测量共模电压得到压力值。 当有压力时各桥臂得电阻状态都将改变，电桥得电压输出会有变化. 式中：Uｏ为输出电压，Ui 为输入电压。 当输入电压一定且ΔＲi 〈 (1) 1 dR d R dA A 四种压力传感器的基本工作原理及特点 一：电阻应变式传感器 1 1电阻应变式传感器定义 被测的动态压力作用在弹性敏感元件上， 使它产生变形，在其变形的部位粘 贴有电阻应变片，电阻应变片感受动态压力的变化，按这种原理设计的传感器称 为电阻应变式压力传感器。 1.2电阻应变式传感器的工作原理 电阻应变式传感器所粘贴的金属电阻应变片主要有丝式应变片与箔式应变片 箔式应变片是以厚度为0.002―― 0.008mm 的金属箔片作为敏感栅材料，，箔 栅宽度为0.003――0.008mm 。丝式应变片是由一根具有高电阻系数的电阻丝 （直 径0. 015--0. 05mm ），平行地排成栅形（一般2――40条），电阻值60――200 ?， 通常为 120 ?，牢贴在薄纸片上，电阻纸两端焊有引出线，表面覆一层薄纸，即 制成了纸基的电阻丝式应变片。测量时，用特制的胶水将金属电阻应变片粘贴于 待测的弹性敏感元件表面上，弹性敏感元件随着动态压力而产生变形时， 电阻片 也跟随变形。如下图所示。B 为栅宽，L 为基长。 I 绘式应吏片 b ）笹式应变片 材料的电阻变化率由下式决定: 式中; R—材料电阻2 3 —材料电阻率 由材料力学知识得; K —金属电阻应变片的敏感度系数 式中K 对于确定购金属材料在一定的范围内为一常数，将微分 dR 、dL 改写成增 量出、/L,可得 由式(2)可知，当弹性敏感元件受到动态压力作用后随之产生相应的变形 而形应变值可由丝式应变片或箔式应变片测出，从而得到了 ZR 的变化，也就得 到了动态压力的变化，基于这种应变效应的原理实现了动态压力的测量。 1.3电阻应变式传感器的分类及特点 「测低压用的膜片式压力传感器 常用的电阻应变式压力传感器包括彳测中压用的膜片一一应变筒式压力传感器 -测高压用 的应变筒式压力传感器 1.3.1膜片一一应变筒式压力传感器的特点 该传感器的特点是具有 较高的强度和抗冲击稳定性，具有优良的静态特性、 动态特性和较高的自震频率，可达30khz 以上，测量的上限压力可达到9.6mp a 。 适于测量高频脉动压力，又加上强制水冷却。也适于高温下的动态压力测量，如 火箭发动机的压力测量，内燃机、压气机等的压力测量。 1.3.2膜片式应变压力传咸器的特点 A 这种膜片式应变压力传感器不宜测量较大的压力，当变形大时，非线性 较大。但小压力测量中由于变形很小，非线性误差可小于 0.5%，同时又有较高 的灵敏度，因此在冲击波的测量中，国内外都用过这种膜片式压力传感器。 B 这种传感器与膜片一应变筒式压力传感器相比， 自振频率较低，因此在低dR "R [(1 2 ) C(1 2 )] 电阻应变式压力传感器工作原理细解 2011-10-14 15:37元器件交易网 字号： 中心议题： 电阻应变式压力传感器工作原理 微压力传感器接口电路设计 微压力传感器接口系统的软件设计 微压力传感器接口电路测试与结果分析 解决方案： 电桥放大电路设计 AD7715接口电路设计 单片机接口电路设计 本文采用惠斯通电桥滤出微压力传感器输出的模拟变量，然后用INA118放大器将此信号放大，用7715A/D 进行模数转换，将转换完成的数字量经单片机处理，最后由LCD 将其显示，采用LM334 做的精密5 V 恒流源为电桥电路供电，完成了微压力传感器接口电路设计，既能保证检测的实时性，也能提高测量精度。 微压力传感器信号是控制器的前端，它在测试或控制系统中处于首位，对微压力传感器获取的信号能否进行准确地提取、处理是衡量一个系统可靠性的关键因素。后续接口电路主要指信号调节和转换电路，即能把传感元件输出的电信号转换为便于显示、记录、处理和控制的有用电信号的电路。由于用集成电路工艺制造出的压力传感器往往存在：零点输出和零点温漂，灵敏度温漂，输出信号非线性，输出信号幅值低或不标准化等问题。本文的研究工作，主要集中在以下几个方面： (1)介绍微压力传感器接口电路总体方案设计、系统的组成和工作原理。 (2)系统的硬件设计，介绍主要硬件的选型及接口电路，包括A/D 转换电路、单片机接口电路、1602显示电路。 (3)对系统采用的软件设计进行研究，并简要阐述主要流程图，包括主程序、A/D 转换程序、1602显示程序。 1 电阻应变式压力传感器工作原理 电阻应变式压力传感器是由电阻应变片组成的测量电路和弹性敏感元件组合起来的传感器。当弹性敏感元件受到压力作用时，将产生应变，粘贴在表面的电阻应变片也会产生应变，表现为电阻值的变化。这样弹性体的变形转化为电阻应变片阻值的变化。把4 个电阻应变片按照桥路方式连接，两输入端施加一定的电压值，两输出端输出的共模电压随着桥路上电阻阻值的变化增加或者减小。一般这种变化的对应关系具有近似线性的关系。找到压力变化和输出共模电压变化的对应关系，就可以通过测量共模电压得到压力值。 当有压力时各桥臂的电阻状态都将改变，电桥的电压输出会有变化。 式中：Uo 为输出电压，Ui 为输入电压。 当输入电压一定且ΔRi < 压力传感器是压力检测系统中的重要组成部分,由各种压力敏感元件将被测压力信号转换成容易测量的电 信号作输出,给显示仪表显示压力值,或供控制和报警使用。 压力传感器的种类繁多，如压阻式压力传感器、应变式压力传感器、压电式压力传感器、电容式压力传感 器、压磁式压力传感器、谐振式压力传感器及差动变压器式压力传感器，光纤压力传感器等。 一、压阻式压力传感器 固体受力后电阻率发生变化的现象称为压阻效应。压阻式压力传感器是基于半导体材料(单晶硅)的压阻效应原理制成的传感器，就是利用集成电路工艺直接在硅平膜片上按一定晶向制成扩散压敏电阻，当硅膜片 受压时，膜片的变形将使扩散电阻的阻值发生变化。 压阻式具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。 1、压阻式压力传感器基本介绍 压阻式传感器有两种类型：一种是利用半导体材料的体电阻做成粘贴式应变片，称为半导体应变片，因此 应变片制成的传感器称为半导体应变式传感器，另一种是在半导体材料的基片上用集成电路工艺制成的扩 散电阻，以此扩散电阻的传感器称为扩散型压阻传感器。 半导体应变式传感器半导体应变式传感器的结构形式基本上与电阻应变片传感器相同，也是由弹性敏感元件等三部分组成，所不同的是应变片的敏感栅是用半导体材料制成。半导体应变片与金属应变片相比，最 突出的优点是它的体积小而灵敏高。它的灵敏系数比后者要大几十倍甚至上百倍，输出信号有时不必放大 即可直接进行测量记录。此外，半导体应变片横向效应非常小，蠕变和滞后也小，频率响应范围亦很宽， 从静态应变至高频动态应变都能测量。由于半导体集成化制造工艺的发展，用此技术与半导体应变片相结 合，可以直接制成各种小型和超小型半导体应变式传感器，使测量系统大为简化。但是半导体应变片也存 在着很大的缺点，它的电阻温度系统要比金属电阻变化大一个数量级，灵敏系数随温度变化较大它的应变 —电阻特性曲线性较大，它的电阻值和灵敏系数分散性较大，不利于选配组合电桥等等。 扩散型压阻式传感器扩散型压阻传感器的基片是半导体单晶硅。单晶硅是各向异性材料，取向不同时特性不一样。因此必须根据传感器受力变形情况来加工制作扩散硅敏感电阻膜片。 利用半导体压阻效应，可设计成多种类型传感器，其中压力传感器和加速度传感器为压阻式传感器的基本 型式。 硅压阻式压力传感器由外壳、硅膜片（硅杯）和引线等组成。硅膜片是核心部分，其外形状象杯故名硅杯，在硅膜上，用半导体工艺中的扩散掺杂法做成四个相等的电阻，经蒸镀金属电极及连线，接成惠斯登电桥 再用压焊法与外引线相连。膜片的一侧是和被测系数相连接的高压腔，另一侧是低压腔，通常和大气相连，也有做成真空的。当膜片两边存在压力差时，膜片发生变形，产生应力应变，从而使扩散电阻的电阻值发 生变化，电桥失去平衡，输出相对应的电压，其大小就反映了膜片所受压力差值。 传感器仿真软件使用说明 书 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020 THSRZ-2型传感器系统综合实验装置仿真软件使用说明书THSRZ-2型传感器系统综合实验装置仿真软件 ................. 错误!未定义书签。 实验一属箔式应变片――单臂电桥性能实验。 ................. 错误!未定义书签。 实验二金属箔式应变片――半桥性能实验 ......................... 错误!未定义书签。 实验三金属箔式应变片――全桥性能实验 ......................... 错误!未定义书签。 实验四直流全桥的应用――电子秤实验 ............................. 错误!未定义书签。 实验五交流全桥的应用――振动测量实验 ......................... 错误!未定义书签。 实验六扩散硅压阻压力传感器差压测量实验 ..................... 错误!未定义书签。 实验七差动变压器的性能实验 ............................................. 错误!未定义书签。 实验八动变压器零点残余电压补偿实验 ............................. 错误!未定义书签。 实验九励频率对差动变压器特性的影响实验 ..................... 错误!未定义书签。 实验十差动变压器的应用――振动测量实验 ..................... 错误!未定义书签。 实验十一电容式传感器的位移特性实验 ............................. 错误!未定义书签。 实验十二容传感器动态特性实验 ......................................... 错误!未定义书签。 实验十三直流激励时霍尔式传感器的位移特性实验 ......... 错误!未定义书签。 实验十四流激励时霍尔式传感器的位移特性实验 ............. 错误!未定义书签。 实验十五霍尔测速实验 ......................................................... 错误!未定义书签。 实验十六霍尔式传感器振动测量实验 ................................. 错误!未定义书签。 实验十七磁电式转速传感器的测速实验 ............................. 错误!未定义书签。 实验十八压电式传感器振动实验 ......................................... 错误!未定义书签。 实验十九电涡流传感器的位移特性实验 ............................. 错误!未定义书签。 实验二十被测体材质、面积大小对电涡流传感器的特性影响实验错误!未定义书签。 实验二十一电涡流传感器测量振动实验 ............................. 错误!未定义书签。 实验二十二光纤传感器的位移特性实验 ............................. 错误!未定义书签。 实验二十三光纤传感器的测速实验 ..................................... 错误!未定义书签。 实验二十四光纤传感器测量振动实验 ................................. 错误!未定义书签。 实验二十五光电转速传感器的转速测量实验 ..................... 错误!未定义书签。 实验二十六 PT100温度控制实验 .......................................... 错误!未定义书签。 实验二十七集成温度传感器的温度特性实验 ..................... 错误!未定义书签。 实验二十八铂电阻温度特性实验 ......................................... 错误!未定义书签。 实验二十九热电偶测温实验 ................................................. 错误!未定义书签。 实验三十 E型热电偶测温实验 .......................................... 错误!未定义书签。 实验三十一热电偶冷端温度补偿实验 ................................. 错误!未定义书签。 实验三十二气敏传感器实验 ................................................. 错误!未定义书签。 实验三十三湿敏传感器实验 ................................................. 错误!未定义书签。 实验三十四转速控制实验 ..................................................... 错误!未定义书签。 ISO9001:2000认证企业 产品使用说明书 GF型风流压力传感器 感谢您选购本产品！为了保证安全并获得最佳效能，安装、使用产品前， 请详细阅读本使用说明书并妥善保管，以备今后参考。 1 前言 本说明书详细地介绍了GF型风流压力传感器的使用方法及使用注意事项，使用者在使用前请务必仔细阅读。GF型风流压力传感器在生产过程中执行的是煤炭科学研究院重庆分院的企业标准Q/MKC 56-2005。 I 目次 前言…………………………………………………………………………………………I 1 概述 (1) 2 工作原理与结构 (2) 3 技术特性 (3) 4 尺寸、重量 (4) 5 使用、调校 (4) 6 典型故障处理 (5) 7 维护、保养 (6) 8 运输、贮存 (6) 9 开箱及检查 (6) 10 其它 (7) II GF型风流压力传感器 1 概述 GF型风流压力传感器,是一种专门用于监测煤矿井下巷道及瓦斯抽放管道负压的模拟量传感器，对于监测井下风压变化，确保矿井正常通风、配风及瓦斯抽放管路安全等方面有着重要作用，用于老塘漏风，隔墙密闭质量的连续监测的重要传感器，能就地数字显示风压或管道压力变化。 1.1 产品特点 1.1.1 GF型风流压力传感器在设计中采用了新型单片微机和高集成数字化电路，简化了电路结构，提高了整机性能的可靠性，便于维护与调试。 1.1.2 本传感器在整机的零点、灵敏度调校上实现了红外遥控调校功能，方便了仪器的调校工作。 1.1.3 本传感器在电源设计上采用新型开关电源，大大降低了整机功耗，增加了传感器的传输距离。 1.1.4 本传感器增设了故障自检功能,方便了使用与维护。 1.1.5本传感器的外壳采用了高强度结构，使整机具有很强的抗冲击能力。 1.2 主要用途和适用范围 1.2.1 主要用途 GF型风流压力传感器主要用于老塘漏风，隔墙密闭质量的连续监测。 1.2.2 适用范围 井下煤尘巷道、回风巷的通风配风、瓦斯抽放管道的负压监测。 1.3 型号的组成及其代表意义 G F □□ (A) 设计序列号 F代表负压传感器，Z代表正压传感器 测量范围 风流压力 传感器 1.4 环境条件 1.4.1 工作条件 a) 工作温度: 0 ℃～40 ℃； b) 相对湿度: ≤95 %； c) 大气压力: 80 kPa～106 kPa； 1 压力传感器 压力传感器是工业实践、仪器仪表控制中最为常用的一种传感器，并广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业。 力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等。但应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。下面我们主要介绍这类传感器。 1、压阻式压力传感器原理与应用： 压阻式压力传感器是利用单晶硅材料的压阻效应和集成电路技术制成的传感器。压阻式传感器常用于压力、拉力、压力差和可以转变为力的变化的其他物理量（如液位、加速度、重量、应变、流量、真空度）的测量和控制。 压阻效应 当力作用于硅晶体时，晶体的晶格产生变形,使载流子从一个能谷向另一个能谷散射,引起载流子的迁移率发生变化，扰动了载流子纵向和横向的平均量，从而使硅的电阻率发生变化。这种变化随晶体的取向不同而异，因此硅的压阻效应与晶体的取向有关。硅的压阻效应不同于金属应变计，前者电阻随压力的变化主要取决于电阻率的变化，后者电阻的变化则主要取决于几何尺寸的变化（应变），而且前者的灵敏度比后者大50～100倍。 压阻式压力传感器结构 压阻式压力传感器采用集成工艺将电阻条集成在单晶硅膜片上,制成硅压阻芯片,并将此芯片的周边固定封装于外壳之内，引出电极引线。压阻式压力传感器又称为固态压力传感器，它不同于粘贴式应变计需通过弹性敏感元件间接感受外力，而是直接通过硅膜片感受被测压力的。硅膜片的一面是与被测压力连通的高压腔，另一面是与大气连通的低压腔。硅膜片一般设计成周边固支的圆形，直径与厚度比约为20～60。在圆形硅膜片(N型)定域扩散4条P杂质电阻条,并接成全桥，其中两条位于压应力区，另两条处于拉应力区，相对于膜片中心对称。硅柱形敏感元件也是在硅柱面某一晶面的一定方向上扩散制作电阻条，两条受拉应力的电阻条与另两条受压应力的电阻条构成全桥。 目录 一、设计题目与设计任务....................... 错误!未定义书签。 1.设计题目：单片机压力测控系统设计........... 错误!未定义书签。 2.设计任务................................... 错误!未定义书签。 二、前言..................................... 错误!未定义书签。 三、主体设计................................. 错误!未定义书签。 1、系统设计.................................. 错误!未定义书签。 2、系统框图.................................. 错误!未定义书签。 3、设计思路.................................. 错误!未定义书签。 4、压力传感器和A/D转换芯片选择.............. 错误!未定义书签。（1）压力传感器1210—030 G—3 S ............. 错误!未定义书签。 （2）AD模数转换芯片ADC0809 ............... 错误!未定义书签。 四、参考文献................................. 错误!未定义书签。 五、结束语................................... 错误!未定义书签。 六、完整程序................................. 错误!未定义书签。 七、仿真结果................................. 错误!未定义书签。 八、程序流程图............................... 错误!未定义书签。 压力变送器的工作原理 压力变送器的工作原理 压力变送器主要由测压元件传感器（也称作压力传感器）、放大电路和支持结构件三类组成。它能将测压元件传感器测量到的气体、液体等物理压力参数变化转换成电信号(如4~20mA等)，以提供指示报警仪、记载仪、调理器等二次仪表进行显示、指示和调整。 压力变送器用于测量液体、气体或蒸汽的液位、密度和压力，然后转换为成4～20mA 信号输出。 压差变送器也称差压变送器，主要由测压元件传感器、模块电路、显示表头、表壳和过程连接件等组成。它能将接收的气体、液体等压力差信号转变成标准的电流电压信号，以供给指示报警仪、记录仪、调节器等二次仪表进行测量、指示和过程调节。 差压变送器根据测压范围可分成一般压力变送器（0.001MPa～20MPA）和微差压变送器（0～30kPa）两种。 差压变送器的测量原理是：流程压力和参考压力分别作用于集成硅压力敏感元件的两端，其差压使硅片变形（位移很小，仅μm级），以使硅片上用半导体技术制成的全动态惠斯登电桥在外部电流源驱动下输出正比于压力的mV级电压信号。由于硅材料的强性极佳，所以输出信号的线性度及变差指标均很高。工作时，压力变送器将被测物理量转换成mV级的 电压信号，并送往放大倍数很高而又可以互相抵消温度漂移的差动式放大器。放大后的信号经电压电流转换变换成相应的电流信号，再经过非线性校正，最后产生与输入压力成线性对应关系的标准电流电压信号。 压力传感器工作原理 压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，其广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业，下面就简单介绍一些常用传感器原理及其应用 1 、应变片压力传感器原理与应用 力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式 #i n c l u d e 称重模块电路+程序（测试通过） 总体电路 电源+串口通讯 单片机最小系统： 存储模块+下载模块+蜂鸣器+矩阵键盘 称重模块： 淘宝链接： 主程序： #include "main.h" #include "LCD1602.h" #include "HX711.h" unsigned long HX711_Buffer = 0; unsigned long Weight_Maopi = 0,Weight_Shiwu = 0; char Price_Count = 0; unsigned char KEY_NUM = 0; unsigned char Price_Buffer[3] = {0x00,0x00,0x00}; unsigned long Money = 0; bit Flag_OK = 0; //**************************************************** //主函数 //**************************************************** void main() { Init_LCD1602(); //初始化LCD1602 LCD1602_write_com(0x80); //指针设置 LCD1602_write_word("Welcome to use! "); //开机画面第一行 Delay_ms(2000); //延时2s loop:Price_Count = 0; Price_Buffer[0] = 0; Price_Buffer[1] = 0; Price_Buffer[2] = 0; Flag_OK = 0; LCD1602_write_com(0x80); //指针设置 LCD1602_write_word("+WEI |PRI | MON "); LCD1602_write_com(0x80+0x40); //指针设置 LCD1602_write_word("0.000| . | . "); Get_Maopi(); //称毛皮重量 while(1) { if( Flag_OK == 0) { Get_Weight(); //称重 //显示当前重量 LCD1602_write_com(0x80+0x40); LCD1602_write_data(Weight_Shiwu/1000 + 0x30); LCD1602_write_data('.'); LCD1602_write_data(Weight_Shiwu%1000/100 + 0x30); LCD1602_write_data(Weight_Shiwu%100/10 + 0x30); LCD1602_write_data(Weight_Shiwu%10 + 0x30); } KEY_NUM = KEY_Scan(); 压力传感器是工业实践、仪器仪表控制中最为常用的一种传感器，并广泛应用于各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道等众多行业，下面就简单介绍一些常用传感器原理及其应用。 力学传感器的种类繁多，如电阻应变片压力传感器、半导体应变片压力传感器、压阻式压力传感器、电感式压力传感器、电容式压力传感器、谐振式压力传感器及电容式加速度传感器等。但应用最为广泛的是压阻式压力传感器，它具有极低的价格和较高的精度以及较好的线性特性。下面我们主要介绍这类传感器。 1、应变片压力传感器原理与应用： 在了解压阻式力传感器时，我们首先认识一下电阻应变片这种元件。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。 1．1、金属电阻应变片的内部结构：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。 1．2、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） #include 目录 一、设计题目与设计任务 (1) 1.设计题目：单片机压力测控系统设计 (1) 2.设计任务 (1) 二、前言 (1) 三、主体设计 (1) 1、系统设计 (1) 2、系统框图 (1) 3、设计思路 (2) 4、压力传感器和A/D转换芯片选择 (2) （1）压力传感器1210—030 G—3 S (2) （2）AD模数转换芯片ADC0809 (3) 四、参考文献 (4) 五、结束语 (4) 六、完整程序 (5) 七、仿真结果 (7) 八、程序流程图 (9) 一、设计题目与设计任务 1.设计题目：单片机压力测控系统设计 2.设计任务 1、本设计是微机控制的制氧机压力测控系统。单片机系统通过压力传感器和检测比较器测得气缸内压力达到某一上限值(176 kPa)和下限值(64 kPa)时，单片机系统控制执行相应的动作(达到上限值时打开放气阀放气，达到下限值关闭放气阀进行充气)。如此反复循环,不断将氧气提供给需氧者。在此过程中若充气或放气10 s仍达不到设定值(176 kPa和64 kPa)则进行光报警。 2、写出压力测量过程，绘制压力控制系统结构图。 3、（1）系统硬件电路设计。 单片机采用89S52；选择适合上述测量范围的压力传感器，设计数据采集及信号调理电路，设计键盘显示电路及报警电路。 （2）编制压力测量程序。 二、前言 本设计为基于AT89S52单片机的气缸压力测量与控制系统，压力传感器选择1210—030G—3S，能够在0~207kPa范围内有效测量气缸供氧系统的压力，并进行实时压力（LED）显示。单片机控制部分实现当压力超出上限值176kPa时，放气阀打开进行放气，当压力低于下限值64kPa时，放气阀关闭，气缸充气；压力在正常范围（64~176kPa）时，压力改变不影响放气阀的状态。报警功能实现当压力超出设定的压力范围（64~176kPa）10S时，发光二极管点亮进行报警。 关键词：AT89S52单片机、1210—030G—3S型压力传感器、LED显示、报警。 三、主体设计 1、系统设计 考虑到过程控制系统的一般组成及本次设计的任务要求，本设计主要由以下几部分组成:被控对象（气缸及附带的进气阀和放气阀）、压力传感器FT、A/D转换（ADC0808）、AT89S52单片机、LED显示、报警电路和放气阀驱动电路。 2、系统框图压力传感器 HX711 程序
压力传感器的安装方法及使用要求
常用压力传感器原理分析
压力传感器工作原理
(完整版)四种压力传感器的基本工作原理及特点
压力传感器工作原理
压力传感器原理及应用-称重技术
传感器仿真软件使用说明书
GF型风流压力传感器说明书
压力传感器工作原理
51单片机压力传感器
压力变送器的工作原理
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称重压力传感器HX711AD模块电路+程序
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