傳感器原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì) 一 課程設(shè)計(jì)目的課程設(shè)計(jì)的目的主要是通過(guò)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的實(shí)際訓(xùn)練 加深學(xué)生對(duì)該課程基礎(chǔ)知識(shí)和基本理論的理解和掌握 培養(yǎng)學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的能力 使之在理論分析 設(shè)計(jì) 計(jì)算 制圖 運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范 查閱設(shè)計(jì)手冊(cè)與資料以及計(jì)算機(jī)應(yīng)用能力等方面得到初步訓(xùn)練 促進(jìn)學(xué)生養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度 二 課程設(shè)計(jì)任務(wù)題目 基于電阻應(yīng)變片的 傳感器設(shè)計(jì)初始條件 采用電阻應(yīng)變片設(shè)計(jì)測(cè)量力 壓力 加速度 位移等物理量的傳感器 要求根據(jù)被測(cè)變量及其量程范圍 設(shè)計(jì)彈性元件的結(jié)構(gòu)形式 合理選擇應(yīng)變片的型號(hào) 數(shù)量 粘貼方式 并完成相關(guān)測(cè)試電路的設(shè)計(jì) 金屬電阻應(yīng)變片 被測(cè)量 彈性敏感元件 應(yīng)變 應(yīng)力 撓度y 測(cè)量電橋 電阻應(yīng)變式傳感器組成原理框圖 電阻變化 R 電源 可用電量U I f 處理顯示 三 設(shè)計(jì)步驟 1 根據(jù)任務(wù)書(shū)要求 進(jìn)行方案選擇 設(shè)計(jì)總原則 靈敏度設(shè)計(jì) 強(qiáng)度校核 應(yīng)變式力 稱(chēng)重傳感器應(yīng)變式壓力 即壓強(qiáng) 傳感器應(yīng)變式加速度傳感器應(yīng)變式位移傳感器應(yīng)變式力矩傳感器 為貫徹學(xué)校課程設(shè)計(jì)一班多題的要求 已擬定35個(gè)方案 每題1人 請(qǐng)各班學(xué)委負(fù)責(zé)分配 1 輪輻式 剪切力 具體要求見(jiàn)資料1 2 2 雙孔平行梁式 彎曲力 具體要求見(jiàn)資料 3 4 5 3 單孔剪切梁 剪切力 具體要求見(jiàn)資料 6 7 4 S型彎曲或剪切 具體要求見(jiàn)資料 8 9 10 11 12 5 組合梁 彎曲式 具體要求見(jiàn)資料 13 6 柱 筒式 正應(yīng)力 具體要求見(jiàn)資料 14 15 荷重式拉壓式 7 軸銷(xiāo)式荷重 剪切力 是測(cè)量軸承 滑輪等構(gòu)件的徑向載荷或鋼絲繩張力的專(zhuān)用傳感器 它可以代替滑輪銷(xiāo)軸安裝在結(jié)構(gòu)中作徑向力測(cè)量 具體要求見(jiàn)資料 16 8 旁壓張力傳感器 橋式 剪切力 用于測(cè)量鋼絲繩的張力 鋼絲繩通過(guò)U形螺栓固定在傳感器上 當(dāng)鋼絲繩受拉力時(shí) 力通過(guò)導(dǎo)向輪作用在傳感器上 具體要求見(jiàn)資料 17 9 橋式 剪切力 雙剪切梁式傳感器 綜合精度高 用于汽車(chē)衡 天車(chē)秤等 具體要求見(jiàn)資料 18 19 20 10 板環(huán)式傳感器 具體要求見(jiàn)資料 21 22 F F 12 靜態(tài)扭矩傳感器 具體要求見(jiàn)資料 25 26 27 11 輪輻 圓板 式稱(chēng)重測(cè)力傳感器 具體要求見(jiàn)資料 23 24 13 壓力 壓強(qiáng) 傳感器 結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn) 28 29 30 31 32 設(shè)計(jì)參閱 傳感器技術(shù)手冊(cè) 主編 袁希光國(guó)防工業(yè)出版社1986年 14 位移傳感器 結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn) 33 34 設(shè)計(jì)參閱 傳感器技術(shù)手冊(cè) 等書(shū)籍 15 加速度傳感器 結(jié)構(gòu)示意圖見(jiàn) 35 設(shè)計(jì)參閱 傳感器技術(shù)手冊(cè) 等書(shū)籍 3 設(shè)計(jì)與計(jì)算 首先由確定的彈性元件計(jì)算作用力于某點(diǎn)時(shí)此處的應(yīng)力大小并與材料的允許應(yīng)力進(jìn)行比較 選擇合理的布片位置 其點(diǎn)盡可能為 max點(diǎn)處 據(jù)彈性元件材料的許用彎曲應(yīng)力 和許用剪切應(yīng)力 取安全系數(shù)值 驗(yàn)證抗彎和抗剪強(qiáng)度重新取整尺寸 2 材料的選擇 2 彈性元件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1 結(jié)構(gòu)的選擇 確定貼片處 彈性元件的附件選取 注意問(wèn)題 形狀簡(jiǎn)單的梁 在單向應(yīng)力 零至最大的循環(huán) 下工作 為了保證107次以上的壽命 許用應(yīng)力 應(yīng)取彈性極限的2 3以下 形狀復(fù)雜的彈性元件 如膜盒 波紋管等 在多變應(yīng)力下工作 為了減小滯后 許用應(yīng)力至多只能取彈性極限的1 3左右 對(duì)于長(zhǎng)期受載和測(cè)量用的彈簧 也應(yīng)取較低的許用應(yīng)力 如取彈性極限的1 5 承受靜載荷的彈性元件 許用應(yīng)力可以允許接近彈性極限 3 應(yīng)變片的選擇計(jì)算 1 選取R值 2 選材 線膨脹系數(shù) t 電阻溫度系數(shù) t 機(jī)械性能等確定 3 據(jù)使用場(chǎng)合 范圍選形式 4 據(jù)使用場(chǎng)合 范圍選基底 引線材料和粘合劑 5 應(yīng)變片的主要參數(shù) 尺寸選擇 4 外型 外觀 設(shè)計(jì)外殼 固定 輸入輸出等 注意裝配關(guān)系表達(dá)清楚 標(biāo)注裝配尺寸 外觀尺寸 材料等 5 測(cè)量電路的設(shè)計(jì)與計(jì)算 1 橋路的設(shè)計(jì)計(jì)算 注意 供橋電壓的選擇應(yīng)考慮 應(yīng)變片的面積 應(yīng)變片的電阻 傳感器的散熱能力 環(huán)境溫度 應(yīng)變片的類(lèi)型 傳感器 測(cè)試對(duì)象 的材料等 對(duì)全橋 2 放大電路的設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算 3 其它相關(guān)電路 如檢波 濾波 電源等 的設(shè)計(jì)與參數(shù)計(jì)算 Rg 應(yīng)變片電阻 Fg 敏感柵面積 PG 敏感柵上的功率密度 可取PG 1 6 3 1 10 3W mm2 8 附圖電路原理圖 4號(hào)圖紙 機(jī)械制圖標(biāo)準(zhǔn)繪制機(jī)械裝配圖 3號(hào)圖紙 彈性元件圖 4號(hào)圖紙 各一張 四 時(shí)間安排 五 參考書(shū)傳感器技術(shù)手冊(cè)主編 袁希光國(guó)防工業(yè)出版社1986年 機(jī)電學(xué)院4樓圖書(shū)室 應(yīng)變電測(cè)與傳感技術(shù)主編 鄭秀瑗 國(guó)防工業(yè)出版社1985年電阻應(yīng)變式傳感器陶寶琪主編機(jī)械工業(yè)出版社1993年電阻應(yīng)變式傳感器應(yīng)用技術(shù)王云章主編機(jī)械工業(yè)出版社1991年傳感器設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 課程設(shè)計(jì)與畢業(yè)設(shè)計(jì)指南單成祥等國(guó)防工業(yè)出版社 2007年注 書(shū)籍可在學(xué)校網(wǎng)站 數(shù)字圖書(shū)館 的 超星電子圖書(shū) 下載 六 指導(dǎo)教師及分組測(cè)控1101 韓雪 趙燕測(cè)控1102 趙燕 余先濤測(cè)控1103 余先濤 周曉測(cè)控1104 周曉 戴蓉測(cè)控zy1101 戴蓉 韓雪 七 教室及答疑安排答疑時(shí)間 17 18周周一 五上午9 00 10 30地點(diǎn) 機(jī)電大樓六樓測(cè)控系1 5班的負(fù)責(zé)教師按順序值班答疑 學(xué)生有設(shè)計(jì)問(wèn)題也可電話聯(lián)系各班的負(fù)責(zé)教師 八 課設(shè)提交注意事項(xiàng) 1 課程設(shè)計(jì)文件袋 封面統(tǒng)一領(lǐng)取 購(gòu)買(mǎi) 文件袋題目寫(xiě) 傳感器原理及應(yīng)用課程設(shè)計(jì) 基于電阻應(yīng)變片的 傳感器設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)封面題目寫(xiě) 基于電阻應(yīng)變片的 傳感器設(shè)計(jì) 2 說(shuō)明書(shū)裝訂順序 1 本科生課程設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)定表 打印 2 任務(wù)書(shū) 打印 3 說(shuō)明書(shū)目錄 正文 參考文獻(xiàn) 附錄 圖紙放文件袋里 說(shuō)明書(shū)書(shū)寫(xiě)格式見(jiàn)文件 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)統(tǒng)一書(shū)寫(xiě)格式 3 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)手寫(xiě)或打印均可 再次強(qiáng)調(diào)內(nèi)容不要抄書(shū)本 寫(xiě)出自己的設(shè)計(jì)思路 分析計(jì)算過(guò)程 4 繪圖格式正確 整潔 可以計(jì)算機(jī)繪圖 5 凡設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)雷同者一律不及格 6 鼓勵(lì)用ANSYS等軟件對(duì)彈性元件進(jìn)行力學(xué)分析 對(duì)設(shè)計(jì)電路進(jìn)行仿真 7 預(yù)定18周星期五上午8 30交設(shè)計(jì)資料并接受指導(dǎo)老師質(zhì)疑 具體提交時(shí)間由各班負(fù)責(zé)老師確定