基本的传感器原理实现转换电路仿真及电荷放大器电路的方案设计与焊接.docVIP

燕山大学课程设计说明书 PAGE 29 本课程设计基于基本的传感器原理实现转换电路仿真及电荷放大器电路的设计与焊接。设计内容及要求如下： 内容及安排： 1. Multisim仿真软件学习； 2.转换电路仿真调试及序理分析：（1）基本电路（2）低频功率放大器（3）交流电桥电路（4）整流电路（5）二阶低通滤波电路（6）二阶帯通电路（7）比例放大电路（8）直流差动电桥放大电路（9）单臂直流电桥电路（10）二阶有源低通滤波电路 3.电荷放大器电路设计与焊接； 4.电路测试及考核。 要求:（1）认真学习仿真软件； （2）分析各转换电路的原理及其相关的结果并进行调试； （3）撰写报告，进行总结。 关键字 Multisim仿真软件 转换电路 电荷放大器 第二章 引言 传感器技术是利用各种功能材料实现信息检测的一门综合技术学科,是在现今科学领域中实现信息化的基础技术之一。现代测量、控制与自动化技术的飞速发展，特别是电子信息科学的发展，极大地促进了现代传感器技术的发展。同时我们也看到，传感器在日常生活中的运用越来越广泛，可以说它已成为了测试测量不可或缺的环节。因此，学习、研究并在实践中不断运用传感器技术是具有重大意义的。 随着传感器的应用与发展，其种类也在不断地增加。其中一些比较常见的有电阻应变式传感器、电感式传感器、电容式传感器、压电式传感器、磁电式传感器、光电式传感器等，其中应用最广泛的是电阻应变式传感器。 电阻应变式HYPERLINK /view/16431.htm \t _blank传感器（straingauge type transducer ）以HYPERLINK /view/485301.htm \t _blank电阻应变计为转换元件的HYPERLINK /view/485285.htm \t _blank电阻式传感器。电阻应变式传感器由HYPERLINK /view/485292.htm \t _blank弹性敏感元件、电阻应变计、补偿电阻和外壳组成，可根据具体测量要求设计成多种结构形式。弹性敏感元件受到所测量的力而产生变形，并使附着其上的电阻应变计一起变形。电阻应变计再将变形转换为电阻值的变化，从而可以测量力、压力、扭矩、位移、加速度和温度等多种物理量。传感器中的电阻应变片具有金属的应变效应，即在外力作用下产生机械形变，从而使电阻值随之发生相应的变化。电阻应变片主要有金属和半导体两类，金属应变片有金属丝式、箔式、薄膜式之分。HYPERLINK /view/559871.htm \t _blank半导体应变片具有灵敏度高（通常是丝式、箔式的几十倍）、横向效应小等优点。 第3章 基本原理 3.1传感器基本原理 国家标准CB7665-87对传感器的定义是：“能感受规定的被测量并按照一定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成”。传感器是一种检测装置，能感受被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求，是实现自动检测和自动控制的首要环节。 传感器一般由敏感元件、转换元件、信号转换电路三部分组成，其工作机理是基于各种效应和定律，由此启发人们进一步探索具有新效应的敏感功能材料，并以此研制出具有新原理的新型物性型传感器件，这是发展高性能、多功能、低成本和小型化传感器的重要途径。结构型传感器发展得较早，目前日趋成熟。结构型传感器，一般说它的结构复杂，体积偏大，价格偏高。物性型传感器大致与之相反，具有不少诱人的优点，加之过去发展也不够。 应变片测量原理 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ρ，长度为l,截面积为S，在未受力时的电阻值为 R=ρLS 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ρ也相应变化，将引起电阻变化△R，其值为 ?R/R=—?S/S＋?ρ/ρ ② 对于半径r为的电阻丝，截面面积S=，则有△s/s=2?r/r。令电阻丝的轴向应变为ε=?l/l，径向应变为?r/r=－μ(?l/l)= －με，ε由材料力学可知，为电阻丝材料的泊松系数，经整理可得 ?R/R=（1+2μ）+?ρ/ρ) 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 K≈(1+2μ)