51單片機的壓力傳感器畢業(yè)設(shè)計

1、學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)是為了探索宇宙的奧秘。如所知，星球和地層、熱和電、變異和存在的規(guī)律，無不涉及數(shù)學(xué)真理。如果說語言反映和揭示了造物主的心聲，那么數(shù)學(xué)就反映和揭示了造物主的智慧，并且反復(fù)地重復(fù)著事物如何變異為存在地故事。數(shù)學(xué)集中并引導(dǎo)我們地精力、自尊和愿望去認(rèn)識真理，并由此而生活在上帝地大家庭中。正如文學(xué)誘導(dǎo)人們地情感和了解一樣，數(shù)學(xué)則啟發(fā)人們地想象和推理。畢業(yè)任務(wù)書一、題目智能壓力傳感器系統(tǒng)設(shè)計二、指導(dǎo)思想和目的要求培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)職業(yè)基礎(chǔ)知識、職業(yè)專業(yè)知識和職業(yè)技能提高解決實際問題的能力從而達(dá)到鞏固、深化所學(xué)的知識和技能；培養(yǎng)學(xué)生建立正確的科學(xué)思想培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真負(fù)責(zé)、實事求是的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)求實作風(fēng)

2、；培養(yǎng)學(xué)生調(diào)查研究收集資料熟悉有關(guān)技術(shù)文件鍛煉學(xué)生的科研工作能力和培養(yǎng)學(xué)生的團結(jié)合作攻關(guān)能力三、主要技術(shù)指標(biāo)培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)職業(yè)基礎(chǔ)知識、職業(yè)專業(yè)知識和職業(yè)技能提高解決實際問題的能力從而達(dá)到鞏固、深化所學(xué)的知識和技能；培養(yǎng)學(xué)生建立正確的科學(xué)思想培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)真負(fù)責(zé)、實事求是的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)求實作風(fēng)；培養(yǎng)學(xué)生調(diào)查研究收集資料熟悉有關(guān)技術(shù)文件鍛煉學(xué)生的科研工作能力和培養(yǎng)學(xué)生的團結(jié)合作攻關(guān)能力三、主要技術(shù)指標(biāo)本設(shè)計主要設(shè)計一個智能壓力傳感器的設(shè)計要求如下：被測介質(zhì)：氣體、液體及蒸氣量程：OPa?500pa綜合精度：土0.25%FS供電：24VDe（12?36VDC介質(zhì)溫度：-20?150C環(huán)境溫度：

3、-20?85C過載能力：150%FS響應(yīng)時間：w10mS穩(wěn)定性：疝0.15%FS/年能實時顯示目標(biāo)壓力值和保存參數(shù)并能和上位機進(jìn)行通信并具有較強的抗干擾能力所需要完成的工作：1?系統(tǒng)地掌握控制器的開發(fā)設(shè)計過程相關(guān)的電子技術(shù)和傳感器技術(shù)等進(jìn)行設(shè)計任務(wù)和功能的描述；進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計方案的論證和總體設(shè)計；從全局考慮完成硬件和軟件資源分配和規(guī)劃分別進(jìn)行系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計；進(jìn)行硬件調(diào)試軟件調(diào)試和軟硬件的聯(lián)調(diào)；查閱到15篇以上和題目相關(guān)的文獻(xiàn)按要求格式獨立撰寫不少于15000字的設(shè)計說明書及1.5萬（或翻譯成3000中文后至少在字以上）字符以上的英文翻譯四、進(jìn)度和要求第01周-第02周：查閱相關(guān)資料并完

4、成英文翻譯；第03周-第04周：進(jìn)行市場調(diào)查給出系統(tǒng)詳細(xì)的設(shè)計任務(wù)和功能進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計方案的論證和總體設(shè)計；第05周-第07周：完成硬件電路設(shè)計并用PROTE畫出硬件電路圖；第08周-第10周：完成軟件模塊設(shè)計和調(diào)試；第11周-第12周：進(jìn)行硬件調(diào)試軟件調(diào)試和軟硬件的聯(lián)調(diào)；第13周-第14周：撰寫畢業(yè)設(shè)計論文；五、主要參考書及參考資料單片機原理及使用張鑫等電子工業(yè)出版社MCS51單片機使用設(shè)計張毅剛等哈爾濱工業(yè)大學(xué)MCS51系列單片機實用接口技術(shù)北京航天航空大學(xué)PROTEL2004電路原理圖及PCB設(shè)計清源科技機械工業(yè)出版社基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究曹衛(wèi)芳山東科技大學(xué)2005

5、.5單片機使用技術(shù)選編何立民北京航空航天大學(xué)出版社2000檢測技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)計張靖等中國電力出版社2001摘要壓力是工業(yè)生產(chǎn)過程中的重要參數(shù)之一壓力的檢測或控制是保證生產(chǎn)和設(shè)備安全運行必不可少的條件實現(xiàn)智能化壓力檢測系統(tǒng)對工業(yè)過程的控制具有非常重要的意義本設(shè)計主要通過單片機及專用芯片對傳感器所測得的模擬信號進(jìn)行處理使其完成智能化功能介紹了智能壓力傳感器外圍電路的硬件設(shè)計并根據(jù)硬件進(jìn)行了軟件編程本次設(shè)計是基于AT89C51單片機的測量和顯示是通過壓力傳感器將壓力轉(zhuǎn)換成電信號再經(jīng)過運算放大器進(jìn)行信號放大送至8位A/D轉(zhuǎn)換器然后將模擬信號轉(zhuǎn)換成單片機可以識別的數(shù)字信號再經(jīng)單片機轉(zhuǎn)換成LED顯示器可以識

6、別的信息最后顯示輸出而在顯示的過程中通過鍵盤向計算機系統(tǒng)輸入各種數(shù)據(jù)和命令讓單片機系統(tǒng)處于預(yù)定的功能狀態(tài)顯示需要的值本論文根據(jù)壓力傳感器零點補償和非線性補償原理設(shè)計出了測量壓力傳感器的硬件使用單片機技術(shù)測量電路簡單成本低使用面廣但是由于自身的穩(wěn)定性其測量結(jié)果仍存在誤差關(guān)鍵詞：壓力；AT89C51單片機；壓力傳感器；A/D轉(zhuǎn)換器；LCD顯示；AbstractPressureisoneoftheimportantparametersintheprocessofindustrialproduction.Pressuredetectionorcontrolisanessentialcondiprodu

7、ctionandtheequipmenttosafelyoperatingwhichisofgreatsignificanee.Thesingle-chipisinfiltratingintourlivessoitisverydifficulttofindtheareainwhichthereisnotracesofsingle-chipmicrocomputer.Inthisgraduationdesignprimarilythroughbyusingsingle-chipanddedicatedchiphandlingofanalogsignalmeasuredbythesensortoc

8、ompleteintelligentfunction.Thisdesignillustratesexternalhardwarecircuitdesignofintelligentpressuresensorandconductsoftwaredevelopmenttothehardware.ThedesignisbasedonmeasurementanddisplayofAT89C51single-chip.Thisisthepressuresensorswillconvertthepressureintoelectricalsignoperationalamplifierthesignal

9、isamplifiedandtransferredtothe8-bitA/Dconverter.Thentheanalogsignalisconvertedintodigitalsignalswhichcanbeidentifiedbysingle-chipandthenconvertedbysingle-chipintotheinformationwhichcanbedisplayedonLEDmonitorandfinallydisplayoutput.Inthecourseofshowthroughthekeyboardtoinputallkindsofdataandcommandsin

10、tothecomputerthesingle-chipwilllocateinapredeterminedfunctionsteptodisplayrequiredvalues.InadditionbasedsensorthermaldriftandnonlinearityprinciplethispaperhasdesignedIntelligentsensorhardwarecircuitandeditedaC51Program.Thecircuitwithmicro-Processissimpleandcheapthoughtheresulthasstillalittleerror.Ke

11、ywords:pressure;AT89C51single-chip;A/Dconverter;LCDmonitor;目錄第一章緒論11.1前言11.2選題的背景和意義11.3智能壓力傳感器的發(fā)展方向21.4本文研究的內(nèi)容3第二章系統(tǒng)總體方案設(shè)計42.1系統(tǒng)任務(wù)描述42.1.1控制系統(tǒng)要求42.1.2主要儀器的選擇42.2系統(tǒng)總體設(shè)計62.2.1系統(tǒng)組成62.2.2基于單片機的智能壓力檢測的原理6第三章壓力傳感系統(tǒng)硬件設(shè)計73.1壓力傳感器73.1.1金屬應(yīng)變片的工作原理73.1.2電阻應(yīng)變片的基本結(jié)構(gòu)83.1.3電阻應(yīng)變片的測量電路83.1.4電橋電路的工作原理93.1.5非線性誤差及溫度補

12、償103.2信號放大電路113.2.1三運放放大電路113.3A/D轉(zhuǎn)換器12A/D轉(zhuǎn)換器的簡介12pressuresensor;3.3.2配置位說明13333工作時序圖1415334單片機對ADC0832的控制原理3.4單片機17AT89C51單片機簡介173.4.2主要特性173.4.3管腳說明183.4.4振蕩器特性193.4.5芯片擦除203.5液晶屏LCD簡介203.5.1液晶顯示器原理203.5.2液晶顯示器分類203.5.3字符的顯示213.5.4LM016L引腳功能說明213.6報警模塊22第四章軟件設(shè)計234.1系統(tǒng)的主程序23A/D轉(zhuǎn)換器的軟件設(shè)計25ADC0832芯片接口

13、程序的編寫25LCD數(shù)碼管顯示程序設(shè)計27LM016LCD的RAM地址映射及標(biāo)準(zhǔn)字庫表27第五章PROTEUS仿真調(diào)試295.1仿真軟件了解295.1.1proteus軟件介紹295.1.2protuse功能和特點295.2本次設(shè)計仿真過程30創(chuàng)建原理圖305.2.2繪制仿真原理圖305.2.3系統(tǒng)調(diào)試31開始仿真31第六章總結(jié)336.1設(shè)計總結(jié)336.2展望和不足34致謝35參考文獻(xiàn)36附錄一PROTEL圖37附錄二源程序38第一章緒論1.1前言在信息高速發(fā)展的今天傳感器檢測系統(tǒng)的智能化和集成化成為其發(fā)展的兩個重要方向而傳感器檢測系統(tǒng)智能化和集成化的程度主要取決于和之相結(jié)合的微處理器的性能具

14、有數(shù)據(jù)處理能力能夠進(jìn)行自動檢測、自動校準(zhǔn)、自動誤差補償、自動抽樣、以及標(biāo)度變換功能的智能壓力傳感器檢測系統(tǒng)已成為國內(nèi)外開發(fā)和研究的熱點傳感器技術(shù)是現(xiàn)代測量和自動化技術(shù)的重要技術(shù)之一從宇宙探索到海洋開發(fā)從生產(chǎn)過程的控制到現(xiàn)代文明生活幾乎每一項現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)都離不開傳感器在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、科技等各個領(lǐng)域傳感器技術(shù)都得到了廣泛的使用并展現(xiàn)出極其廣闊的前景因此許多國家對傳感器技術(shù)的發(fā)展十分重視例如在日本傳感器技術(shù)被列為六大核心技術(shù)（傳感器、通信、激光、半導(dǎo)體、超導(dǎo)和計算機）之一并且是將傳感器列為十大技術(shù)之首；美國將90年代看作是傳感器時代將傳感器技術(shù)列為90年代22項關(guān)鍵技術(shù)之一我國對傳感器的研究也有

15、二十多年的歷史并取得了很大的成就目前在"科學(xué)技術(shù)就是第一生產(chǎn)力”的思想指引下各項科學(xué)技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展傳感器技術(shù)也越來越受到各方面的重視雖然在某些方面已趕上或者接近世界先進(jìn)水平但是從總體來看和國外傳感器技術(shù)的發(fā)展相比我國對傳感器技術(shù)的研究和生產(chǎn)還比較落后現(xiàn)正處于方興未艾的階段由于智能傳感器系統(tǒng)的研究起步較晚其理論和實踐遠(yuǎn)未成熟離實際使用需求差距很大尤其是用于壓力測量的高性能、小體積、低成本智能壓力傳感器系統(tǒng)更是有待于進(jìn)一步開發(fā)因此研究開發(fā)高性能的智能壓力傳感器系統(tǒng)對于促進(jìn)信息技術(shù)及自動化技術(shù)的發(fā)展、提高設(shè)備的性能及自動化水平具有不可低估的意義1.2選題的背景和意義近年來隨著微型

16、計算機的發(fā)展他的使用在人們的工作和日常生活中越來越普遍工業(yè)過程控制是計算機的一個重要使用領(lǐng)域其中由單片機構(gòu)成的嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)越來越受到人們的關(guān)注現(xiàn)在可以是不夸張的說沒有微型計算機的儀器不能稱為先進(jìn)的儀器沒有微型計算機的控制系統(tǒng)不能稱其為現(xiàn)代控制系統(tǒng)的時代已經(jīng)到來壓力測量對實時監(jiān)測和安全生產(chǎn)具有重要的意義在工業(yè)生產(chǎn)中為了高效、安全生產(chǎn)必須有效控制生產(chǎn)過程中的諸如壓力、流量、溫度等主要參數(shù)由于壓力控制在生產(chǎn)過程中起著決定性的安全作用因此有必要準(zhǔn)確測量壓力為了測到不同位置的壓力值本次設(shè)計為基于單片機智能壓力測量系統(tǒng)通過壓力傳感器將需要測量的位置的壓力信號轉(zhuǎn)化為電信號再經(jīng)過運算放大器進(jìn)行信號放大送至8

17、位A/D轉(zhuǎn)換器然后將模擬信號轉(zhuǎn)換成單片機可以識別的數(shù)字信號再經(jīng)單片機轉(zhuǎn)換成LCD顯示器可以識別的信息最后顯示輸出基于單片機的智能壓力檢測系統(tǒng)選擇的單片機是基于AT89C51單片機的測量和顯示將壓力經(jīng)過壓力傳感器變?yōu)殡娦盘栐偻ㄟ^三運放放將電信號放大為標(biāo)準(zhǔn)信號為0-5V的電壓信號然后進(jìn)入A/D轉(zhuǎn)換器將模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量我們所采樣的A/D轉(zhuǎn)換器為ADC0832ADC0832為8位分辨率A/D轉(zhuǎn)換芯片其最高分辨可達(dá)256級可以適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求其內(nèi)部電源輸入和參考電壓的復(fù)用使得芯片的模擬電壓輸入在05V之間芯片轉(zhuǎn)換時間僅為32PS據(jù)有雙數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗以減少數(shù)據(jù)誤差轉(zhuǎn)換速度快且穩(wěn)定性能強獨

18、立的芯片使能輸入使多器件掛接和處理器控制變的更加方便通過DI數(shù)據(jù)輸入端可以輕易的實現(xiàn)通道功能的選擇正常情況下ADC0832和單片機的接口應(yīng)為4條數(shù)據(jù)線分別是CSCLKDODI但由于DO端和DI端在通信時并未同時有效并和單片機的接口是雙向的所以電路設(shè)計時可以將DO和DI并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用為了提高單片機系統(tǒng)I/O口線的利用效率利用單片機AT87C51的串行口和液晶顯示屏LM016L來顯示.1.3智能壓力傳感器的發(fā)展方向1）向高智能高精度發(fā)展：隨著自動化生產(chǎn)程度的不斷提高對傳感器的要求也在不斷提高必須研制出具有靈敏度高、精確度高、響應(yīng)速度快、互換性好的新型傳感器以確保生產(chǎn)自動化的可靠性目前能生產(chǎn)

19、精度在萬分之一以上的傳感器的廠家為數(shù)很少其產(chǎn)最也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求向高可靠性、寬溫度范圍發(fā)展：傳感器的可靠性直接影響到電子設(shè)備的抗干擾等性能研制高可靠性、寬溫度范圍的傳感器將是永久性的方向提高溫度范圍歷來是大課題大部分傳感器其工作范圍都在一20C70C在軍用系統(tǒng)中要求工作溫度在一40OC85OC范圍而汽車鍋爐等場合要求傳感器工作在一20OC1200C在冶煉、焦化等方面對傳感器的溫度要求更高因此發(fā)展新興材料（如陶瓷）的傳感器將很有前途向微型化發(fā)展：各種控制儀器設(shè)備的功能越來越人要求各個部件體積能占位置越小越好因而傳感器本身體積也是越小越好這就要求發(fā)展新的材料及加工技術(shù)目前利用硅材料制作的傳感器體積

20、己經(jīng)很小如傳統(tǒng)的加速度傳感器是由重力塊和彈簧等制成的體積較大、穩(wěn)定性差、壽命也短而利用激光等各種微細(xì)加工技術(shù)制成的硅加速度傳感器體積非常小、互換性可靠性都較好高智能化：將壓力傳感器和單片機聯(lián)系在一起使其能夠在實際使用中能更好地實現(xiàn)人機互換交流增加儀器的數(shù)字化和智能化1.4本文研究的內(nèi)容研究開發(fā)一個智能壓力傳感器要實現(xiàn)的主要目標(biāo)是：系統(tǒng)地掌握單片機的開發(fā)設(shè)計過程相關(guān)的電子技術(shù)和傳感器技術(shù)等進(jìn)行設(shè)計任務(wù)和功能的描述進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計方案的論證和總體設(shè)計從全局考慮完成硬件和軟件資源分配和規(guī)劃分別進(jìn)行系統(tǒng)的硬件設(shè)計和軟件設(shè)計進(jìn)行硬件調(diào)試軟件調(diào)試和軟硬件的聯(lián)調(diào)第二章系統(tǒng)總體方案設(shè)計2.1系統(tǒng)任務(wù)描述該系統(tǒng)的任

21、務(wù)是能夠測量出被測物的壓力并能實時顯示目標(biāo)壓力值和保存參數(shù)并能和上位機進(jìn)行通信并具有較強的抗干擾能力2.1.1控制系統(tǒng)要求該控制系統(tǒng)要求滿足以下幾點要求：被測介質(zhì)：氣體、液體及蒸氣量程：OPa?500pa綜合精度：土0.25%FS供電：24VDe(12?36VDC介質(zhì)溫度：-20?150C環(huán)境溫度：-20?85C當(dāng)壓力超過一定范圍是可以報警能實時顯示目標(biāo)壓力值和保存參數(shù)并能和上位機進(jìn)行通信并具有較強的抗干擾能力2.1.2主要儀器的比較選擇1、壓力傳感器的選擇壓力傳感器是壓力檢測系統(tǒng)中的重要組成部分由各種壓力敏感元件將被測壓力信號轉(zhuǎn)換成容易測量的電信號作輸出給顯示儀表顯示壓力值或供控制和報警使用

22、力學(xué)傳感器的種類繁多如電阻應(yīng)變片壓力傳感器、半導(dǎo)體應(yīng)變片壓力傳感器、壓阻式壓力傳感器、電感式壓力傳感器、容容式壓力傳感器諧振式壓力傳感器及電容式加速度傳感器等而電阻應(yīng)變式傳感器具有悠久的歷史由于它具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、使用方便、性能穩(wěn)定、可靠、靈敏度高動態(tài)響應(yīng)快、適合靜態(tài)及動態(tài)測量、測量精度高等諸多優(yōu)點因此是目前使用最廣泛的傳感器之一電阻應(yīng)變式傳感器由彈性元件和電阻應(yīng)變片構(gòu)成當(dāng)彈性元件感受到物理量時其表面產(chǎn)生應(yīng)變粘貼在彈性元件表面的電阻應(yīng)變片的電阻值將隨著彈性元件的應(yīng)變而相應(yīng)變化通過測量電阻應(yīng)變片的電阻值變化可以用來測量各種參數(shù)2、放大器的選擇被測的非電量經(jīng)傳感器得到的電信號幅度很小無法進(jìn)行A

23、/D轉(zhuǎn)換必須對這些模擬電信號進(jìn)行放大處理為使電路簡單便于調(diào)試本設(shè)計采用三運算放大器因為在具有較大共模電壓的條件下儀表放大器能夠?qū)芪⑷醯牟罘蛛妷盒盘栠M(jìn)行放大并且具有很高的輸入阻抗這些特性使其受到眾多使用的歡迎廣泛用于測量壓力和溫度的應(yīng)變儀電橋接口、熱電耦溫度檢測和各種低邊、高邊電流檢測3、A/D轉(zhuǎn)換器的選擇目前單片機在電子產(chǎn)品中已得到廣泛使用許多類型的單片機內(nèi)部已帶有A/D轉(zhuǎn)換電路但此類單片機會比無A/D轉(zhuǎn)換功能的單片機在價格上高幾元甚至很多我們采用一個普通的單片機加上一個A/D轉(zhuǎn)換器實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換的功能這里A/D轉(zhuǎn)換器可選ADC0832ADC0809等；串行和并行接口模式是A/D轉(zhuǎn)換器諸多分

24、類中的一種但卻是使用中器件選擇的一個重要指標(biāo)在同樣的轉(zhuǎn)換分辨率及轉(zhuǎn)換速度的前提下不同的接口方式會對電路結(jié)構(gòu)及采用周期產(chǎn)生影響對A/D轉(zhuǎn)換器的選擇我們通過比較ADC0809和ADC0832來決定這兩個轉(zhuǎn)換器都是常見的A/D轉(zhuǎn)換器其中ADC0809的并行接口A/D轉(zhuǎn)換器ADC0832是串行接口A/D轉(zhuǎn)換器我們所做的設(shè)計選擇ADC0832A/D轉(zhuǎn)換在單片機接口中使用廣泛串行A/D轉(zhuǎn)換器具有功耗低、性價比較高、芯片引腳少等特點4、主控制器的選擇單片機是一種在線式實時控制計算機在線式就是現(xiàn)場控制需要的是有較強的抗干擾能力較低的成本這也是和離線式計算機的（比如家用PC的主要區(qū)別它擁有基于復(fù)雜指令集（CIS

25、C）的單片機內(nèi)核雖然其速度不快12個振蕩周期才執(zhí)行一個單周期指令但其端口結(jié)構(gòu)為準(zhǔn)雙向并行口可兼有外部并行總線故使其擴展性能非常強大51的內(nèi)部硬件預(yù)設(shè)可用特殊功能寄存器對其進(jìn)行編輯2.1.3總體方案的選擇經(jīng)過上述總結(jié)本設(shè)計采用89C51單片機作為控制芯片采用電阻應(yīng)變片壓力傳感器采集壓力信號通過壓力傳感器將采集的壓力信號轉(zhuǎn)換成和之對應(yīng)的電信號經(jīng)過ADC0832放大處理通過89C51在LCD屏幕上顯示壓力數(shù)據(jù)在超過壓力限制時由蜂鳴器報警2.2系統(tǒng)總體設(shè)計2.2.1系統(tǒng)組成圖2.1智能壓力傳感器原理方框圖2.2.2基于單片機的智能壓力檢測的原理本次設(shè)計是以單片機組成的壓力測量系統(tǒng)中必須有前向通道作為電

26、信號的輸入通道用來采集輸入信息壓力的測量需要傳感器利用傳感器將壓力轉(zhuǎn)換成電信號后再經(jīng)放大并經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)字量后才能由計算機進(jìn)行有效處理然后用LCD進(jìn)行顯示我們這次主要做的是A/D轉(zhuǎn)換單片機和顯示我們選用的A/D轉(zhuǎn)換器是ADC0832單片機為AT89C51顯示為液晶顯示LCD根據(jù)硬件電路編程調(diào)試出來并顯示結(jié)果第三章壓力傳感系統(tǒng)硬件設(shè)計3.1壓力傳感器3.1.1金屬應(yīng)變片的工作原理應(yīng)變式壓力傳感器是把壓力的變化轉(zhuǎn)換成電阻值的變化來進(jìn)行測量的應(yīng)變片是由金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體制成的電阻體是一種將被測件上的應(yīng)變變化轉(zhuǎn)換成為一種電信號的敏感器件它是壓阻式應(yīng)變傳感器的主要組成部分之一電阻應(yīng)變片使用最多的是金屬電

27、阻應(yīng)變片和半導(dǎo)體應(yīng)變片兩種金屬電阻應(yīng)變片又有絲狀應(yīng)變片和金屬箔狀應(yīng)變片兩種通常是將應(yīng)變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學(xué)應(yīng)變基體上當(dāng)基體受力發(fā)生應(yīng)力變化時電阻應(yīng)變片也一起產(chǎn)生形變使應(yīng)變片的阻值發(fā)生改變從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化這種應(yīng)變片在受力時產(chǎn)生的阻值變化通常較小一般這種應(yīng)變片都組成應(yīng)變電橋并通過后續(xù)的儀表放大器進(jìn)行放大再傳輸給處理電路(通常是A/D轉(zhuǎn)換和CPU顯示或執(zhí)行機構(gòu)其阻值隨壓力所產(chǎn)生的應(yīng)變而變化金屬電阻應(yīng)變片的工作原理是吸附在基體材料上應(yīng)變電阻隨機械形變而產(chǎn)生阻值變化的現(xiàn)象俗稱為電阻應(yīng)變效應(yīng)對于金屬導(dǎo)體一段圓截面的導(dǎo)線的金屬絲設(shè)其長為L截面積為A(直徑為D)原始電阻為R金屬導(dǎo)體的電阻值可用下式表示：R=pL/A(3.1)式中：p-金屬導(dǎo)體的電阻率(Q?cm2/m)S-導(dǎo)體的截面積(cm2)L-導(dǎo)體的長度(m當(dāng)金屬絲受到軸向力F而被拉伸或壓縮產(chǎn)生形變其電阻值會隨之變化通過對(3.1)式兩邊取對數(shù)后再取全微分得：(3.2)式中為材料軸向線應(yīng)變且跟據(jù)材料力學(xué)在金屬絲單向受力狀態(tài)下有(3.3)式中