压力传感装置的制作方法

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压力传感装置的制造方法

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,由可知,两个弹性平衡梁一方面增大了劲度系数,传感器称量盘振动周期将减小,振动周期减小,同等振幅下与空气摩擦阻尼增大,可以在短时间内得到稳定测量值,同时两个弹性平衡梁按中心对称安装,不仅拓展了2倍的量程,还更有利于均匀受力,相同重量下称量盘振幅更小,测量精度得到进一步提高,与单个压力传感器相比,测量值稳定时间也提高了一个数量级。其次本装置还有多项独创之处,例如在垫片与弹性平衡梁间设置合理空隙,在规定量程内不接触,超过仪器规定量程时两者接触,可防止弹性平衡梁发生非弹性应变,本装置设计的防护罩高于称量盘平面,可以有效地避免在操作中将手掌或其他重物压在称量盘上等误操作。

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。

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