传感器与检测技术
电阻应变式压力传感器的设计
f电阻应变式压力传感器的设计
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二、方案设计
原理框图如图一所示。
（质量）压力电阻应变片
交流电桥
5KHZ交流
放大器
移相器
数显表头
低通滤波
相敏检波
过零比较器
22应变片检测原理
电阻应变片（金属丝、箔式或半导体应变片）粘贴在测量压力的弹性元件表面上，当被测压力变化时，弹性元件内部应力变形，这个变形应力使应变片的电阻产生变形，根据所测电阻变化的大小来测量未知压力，也实现本次设计未知质量的检测。
设一根电阻丝，电阻率为，长度为l截面积为S，在未受力时的电阻值为
RlS
①
图一金属丝伸长后几何尺寸变化
如图一所示，电阻丝在拉力F作用下，长度l增加，截面S减少，电阻率也相
f应变化，将引起电阻变化△R，其值为RlS＋RlS
②
对于半径r为的电阻丝，截面面积Sr2，则有ss2rr。令电阻丝的
轴向应变为ll，径向应变为rr－ll，由材料力学可知，
为电阻丝材料的泊松系数，经整理可得
R（12
R

③
通常把单位应电所引起的电阻相对变化称为电阻丝的灵敏系数，其表达式为
KRR12④


从④可以明显看出，电阻丝灵敏系数K由两部分组成：受力后由材料的几何尺
受力引起12；由材料电阻率变化引起的_1。对于金属丝材料，
_1项的值比12小很多，可以忽略，故K12。大量实验证明
在电阻丝拉伸比例极限内，电阻的相对变化与应变成正比，即为常数。
通常金属丝的17～36。④可写成
RKR
⑤
23弹性元件的选择及设计
本次设计对质量的检测是通过对压力的检测实现的，所以弹性元件承受物重也即压力，这就要求弹性元件具有较好的韧性、强度及抗疲劳性，通过查设计手册，决定选取合金结构钢30CrM
SiNi2A，其抗拉应力是1700Mpa，屈服强度是1000Mpa，弹性模量是211Gpa。
同时本次设计选取弹性元件的形式为等截面梁，其示意图如图二所示
f图二等截面梁
作用力F与某一位置处的应变关系可按下式计算：6Fl0Ebh2
式中：距自由端为l0处的应变值；
l梁的长度；
E梁的材料弹性模量；
b梁的宽度；
h梁的厚度。
通过设计，选取l20mml014mmb10mmh3mm
现校核如下：
6Fl0610014103Mpa933Mpa＜＜1000Mpabh2101039106
因此，选取是合理的。
24应变片的选择及设计
从理论学r