本发明涉及传感器,具体涉及一种压力传感装置。
背景技术:
传感器是现代检测和控制系统的重要组成部分,各高校都将压力传感器特性研究及其应用实验作为物理基本实验,高精度压力传感器被广泛应用在科研、教学等场合。然而高精度称量时,重物放置在称量盘上会引起称量盘的整体振动,称量盘的振动会造成示数不稳定,需要等待较长时间(10s左右)才能稳定读数,由于高精度压力传感器量程较小,在实际操作中存在误操作,会使得弹性平衡梁发生非弹性应变,从而产生较大误差。
技术实现要素:
本发明的目的是设计一个易操作,精度高,不易损坏的教学、科研用高精度压力传感装置。
本发明采用的技术方案为:一种压力传感装置,由称量盘、两片第一垫片、两片第二垫片、两片第三垫片、第一压力传感器、第二压力传感器、底座、电源e1、电源e1、电压表v1、电压表v2与示数装置所组成,其中第一压力传感器由四个应变电阻片r1、r2、r3和r4及第一弹性平衡梁组成,第一弹性平衡梁的一侧底部通过第二垫片固定在底座上,另一侧顶部通过第一垫片固定有称量盘,其中r1、r3位于第一弹性平衡梁上表面,r2、r4位于第一弹性平衡梁下表面,r1与r4的一端与电源e1的正极并连,另一端与电压表v1的正极并联,r2与r3的一端与电源e1的负极并连,另一端与电压表v1的负极并联,第二压力传感器由四个应变电阻片r5、r6、r7和r8及第二弹性平衡梁组成,第二弹性平衡梁的一侧底部通过另一第二垫片固定在底座上,另一侧顶部通过另一第一垫片固定有称量盘,其中r5、r7位于第二弹性平衡梁上表面,r6、r8位于第二弹性平衡梁下表面,r5与r8的一端与电源e2的正极并连,另一端与电压表v2的正极并联,r6与r7的一端与电源e2的负极并连,另一端与电压表v2的负极并联,示数装置连接电压表v1、电压表v2,第一压力传感器与第二压力传感器按中心对称原则设置,所述第三垫片固定在底座上,并与第一或第二弹性平衡梁保持一定空隙。
优选的,所述应变电阻片r1-8的阻值r初值均相等。
优选的,还包括防护圈,所述防护圈垂直设置于底座外缘,其高度稍高于称量盘。
优选的,电源e1、e2为高精度电压源,输出电压值为e。
优选的,所述第一压力传感器、第二压力传感器可直接采用n430型压力传感器模块,两个压力传感器的参数完全相同。
测量时接通电源,电压表v1与电压表v2在放置压力前后均可测量得到两个电压值,未放置砝码(f0)前先记录下电压表v1与电压表v2的初读数,放置标准砝码后再记录下电压表v1与电压表v2的读数,得到前后两次读数差值的绝对值|u1|、|u2|,计算得到系数a=e*f0/(|u1|+|u2|),a为压力传感器的变换系数,内置于示数装置内部,其值可通过标准砝码来率定。
示数装置通过关系式f=e*a/(|u1|+|u2|)可以直接显示称量盘上的压力f的大小。
本装置的特别创新之处在于采用两个压力传感器,由
附图说明
图1为本发明的压力传感装置的侧面剖视图。
图2为本发明的压力传感装置的俯视图。
图3为本发明的压力传感装置拿去称量盘后的俯视图。
图4为本发明的电路连接方式。
图5为称量盘受力时,第一压力传感器四个应变电阻片的电压变化示意图。
下面结合附图对本发明具体实施方式做进一步说明。
具体实施方式
实施例1
一种压力传感装置,由防护圈1、称量盘2、两片第一垫片3、两片第二垫片4、两片第三垫片5、第一压力传感器6、第二压力传感器7、底座8、电源e1、电源e1、电压表v1、电压表v2与示数装置9所组成,其中第一压力传感器由四个应变电阻片r1、r2、r3和r4及第一弹性平衡梁10组成,第一弹性平衡梁10的一侧底部通过第二垫片4固定在底座8上,另一侧顶部通过第一垫片3固定有称量盘2,其中r1、r3位于第一弹性平衡梁10上表面,r2、r4位于第一弹性平衡梁10下表面,r1与r4的一端与电源e1的正极并连,另一端与电压表v1的正极并联,r2与r3的一端与电源e1的负极并连,另一端与电压表v1的负极并联,第二压力传感器7由四个应变电阻片r5、r6、r7和r8及第二弹性平衡梁11组成,第二弹性平衡梁11的一侧底部通过另一第二垫片4固定在底座上,另一侧顶部通过另一第一垫片3固定有称量盘,其中r5、r7位于第二弹性平衡梁上表面,r6、r8位于第二弹性平衡梁下表面,r5与r8的一端与电源e2的正极并连,另一端与电压表v2的正极并联,r6与r7的一端与电源e2的负极并连,另一端与电压表v2的负极并联,示数装置连接电压表v1、电压表v2,第一压力传感器与第二压力传感器、两片第一垫片、两片第二垫片、两片第三垫片均按中心对称原则设置,所述第三垫片5固定在底座上,并与第一或第二弹性平衡梁11保持一定空隙。防护圈1是用有机玻璃制成,其内径120mm,外径130mm,壁厚5mm,高度50mm。称量盘2是用有机玻璃制成,其半径59mm,厚度5mm。压力传感器6采用n430型压力传感器,其长80mm,宽12.7mm,高12.7mm,电源8采用输出电压恒定为5.0000v的标准高精度电源。
测量时将装置接通电源,未放置标准砝码(f0)前首先记录下电压表v1与电压表v2的初读数,放置1000g标准砝码后再记录下电压表v1与电压表v2的读数,得到前后两次读数差值的绝对值|u1|=2.4988mv、|u2|=2.5026mv,得到系数a=e*f0/(|u1|+|u2|),在放置压力前后测量得到两个电压值差值的绝对值|u1|=1.3462mv、|u2|=1.3486mv,通过关系式f=e*a/(|u1|+|u2|)求出压力大小为538.81g。
与之对比,由一个n430型压力传感器构成的装置在放置1000g标准砝码后电压表显示5.14xxg(x表示数值不停跳动),10s之后,电压表显示5.142xg;本装置在放置1000g标准砝码1s之后,电压表v1与电压表v2即可可稳定显示小数点后四位,说明本装置稳定性好,测量精度高。