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新型专用应力传感器的研制

2011-10-31 17:19
姚看江湖
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  2 传感器电路设计

 

  图3为应力传感器的电路图。电阻应变片组成测量电桥,弹性元件受力,电桥失去平衡。由于该输出信号是毫伏级信号,若不加以变送,则在传输过程中,信号很容易受到外部信号的严重干扰。为了解决这一问题,我们采用变送器将该毫伏信号转变成4-20mA的电流信号,该变送器的芯片是BURR-BROWN公司生产的XTR101。利用阻值为250欧姆的负载电阻将输出电流信号转变成电压信号,然后将转变后的电压信号作为西门子模数转换模块EM235 CN 的模拟量输入信号。

 

  

  图3 传感器电路图

 

  用e2表示pin4、pin6点的电压,e1表示pin3、pin5点的电压,则输入电压见公式(2):

  调节电阻RS的取值,可以实现对测量电桥漂移的补偿。

  R2、R3是调零电阻,当电压输入为零,输出电流不为4mA时,调节R2,使电流输出为4mA。电容C1对传感器的电源进行滤波。

 

  3 结果分析

 

  我们用压力试验机对该传感器进行四次张拉试验,记录了不同的压力下相应的输出电压VRL(见表1),将在相同的压力值下的输出电压取平均值。根据压力取值和平均输出电压值,我们拟合出一个反映压力值和电压值的特性曲线,该曲线为我们编制张拉控制程序提供了重要的依据。

 

  表1压力传感器的标定

  

 

  

  图4 压力值与输出电压值关系曲线

 

  图4为压力值和输出电压值的关系曲线,虽存在电桥电路的非线性,电阻应变片的非线性和弹性元件的非线性等因素,但由传感器工作特性曲线我们可以看出,在重要工作区间(1~500KN),压力值和输出电压值存在较好的线性关系。

 

  4 结束语

 

  该新型专用应力传感器适用于张拉过程中预应力的测量,结构简单,测量精度较高,很好地解决了智能内应力测量系统中的预应力测量问题,具有成本低,稳定性能好等特点。

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