與現(xiàn)有液位傳感器的比較光電傳感器超聲波液位傳感器與此相比我們的傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，定位精度較高，不需調(diào)試，靈敏度較高，耗電少，體積小等諸多優(yōu)點(diǎn)。較之缺乏的就是定位精度穩(wěn)定性與市場(chǎng)成熟的傳感器還有差距設(shè)計(jì)初衷：工作原理：電阻應(yīng)變式傳感器為本設(shè)計(jì)的主要部件，傳感器中的彈性元件感受物體的重力并將其轉(zhuǎn)化為應(yīng)變片的電阻變化，再利用交流全橋測(cè)量原理得到一定大小的輸出電壓，通過電路輸出電壓和標(biāo)準(zhǔn)重量的線性關(guān)系，建立具體的數(shù)學(xué)模型，在顯示表頭中將電壓〔V〕改為質(zhì)量〔kg〕即可實(shí)現(xiàn)對(duì)物品質(zhì)量的稱重。流程圖：應(yīng)變效應(yīng)：應(yīng)變片檢測(cè)原理電阻應(yīng)變片〔金屬絲、箔式或半導(dǎo)體應(yīng)變片〕粘貼在測(cè)量壓力的彈性元件外表上，當(dāng)被測(cè)壓力變化時(shí)，彈性元件內(nèi)部應(yīng)力變形，這個(gè)變形應(yīng)力使應(yīng)變片的電阻產(chǎn)生變形，根據(jù)所測(cè)電阻變化的大小來測(cè)量未知壓力，也實(shí)現(xiàn)本次設(shè)計(jì)未知質(zhì)量的檢測(cè)。設(shè)一根電阻絲，電阻率為，長(zhǎng)度為,l,截面積為S，在未受力時(shí)的電阻值為如上圖所示，電阻絲在拉力F作用下，長(zhǎng)度l增加，截面S減少，電阻率也相應(yīng)變化，將引起電阻變化其值

對(duì)于半徑為r的電阻絲，截面積S=r2，那么有令電阻絲的軸向應(yīng)變?yōu)閺较驊?yīng)變由材料力學(xué)可知，為電阻絲材料的泊松系數(shù)，經(jīng)整理可得通常把單位應(yīng)電所引起的電阻相對(duì)變化稱為電阻絲的靈敏系數(shù)，其表達(dá)式為從④可以明顯看出，電阻絲靈敏系數(shù)K由兩局部組成：受力后由材料的幾何尺寸受力引起由材料電阻率變化引起的對(duì)于金屬材料項(xiàng)的值比小很多，可以忽略，所以大量實(shí)驗(yàn)證明，在電阻絲拉伸比例極限內(nèi)，電阻的相對(duì)變化與應(yīng)變對(duì)于金屬絲材料成正比，即為常數(shù)。通常金屬絲的=1.7-3,6。可寫成橋式電路的選擇：常見橋式電路：一般電橋的輸出電壓為如圖兩臂差動(dòng)電橋電路的電壓輸出為設(shè)初始時(shí)那么式可以簡(jiǎn)化為工作時(shí)一片受拉一片受壓，即

工作時(shí)

差動(dòng)電橋電壓靈敏度為

同理假設(shè)采用四臂電橋，如下圖并設(shè)初始時(shí)輸出為四臂電橋的電壓靈敏度為

通過比較其電壓靈敏度知四臂電橋〔全橋〕電路的靈敏度高，應(yīng)選用四臂電橋電路傳感器簡(jiǎn)圖：總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：應(yīng)變片，放大器，轉(zhuǎn)換開關(guān)，A/D轉(zhuǎn)換器，單片機(jī)，接口電路，該電路一下該電路由三局部組成：〔1〕電源電路局部；〔2〕電橋電路局部；〔3〕放大電路局部傳感器簡(jiǎn)圖：靈敏度與誤差分析：誤差來源

電阻應(yīng)變片引起的誤差用應(yīng)變片測(cè)量時(shí)，由于環(huán)境溫度所引起的電阻變化與試件應(yīng)變所造成的電阻變化幾乎有相同的數(shù)量級(jí)，從而產(chǎn)生很大的測(cè)量誤差。造成應(yīng)變片溫度誤差的原因主要有兩個(gè)：〔1〕應(yīng)變片的電阻絲(敏感柵)具有一定溫度系數(shù)；〔2〕電阻絲材料與測(cè)試材料的線膨脹系數(shù)不同。設(shè)環(huán)境引起的構(gòu)件溫度變化為Δt〔℃〕時(shí)，粘貼在試件外表的應(yīng)變片敏感柵材料的電阻溫度系數(shù)為α，那么應(yīng)變片產(chǎn)生的電阻相對(duì)變化為由于敏感柵材料和被測(cè)構(gòu)件材料兩者線膨脹系數(shù)不同，當(dāng)Δt存在時(shí)，引起應(yīng)變片的附加應(yīng)變，相應(yīng)的電阻相對(duì)變化為式中：K為應(yīng)變片靈敏系數(shù)；g為試件線膨脹系數(shù)；s為應(yīng)變片敏感柵材料線膨脹系數(shù)。因此由于溫度變化引起的總電阻相對(duì)變化為：通常，在常溫應(yīng)變測(cè)量中采用橋路補(bǔ)償法，如下圖，這種方法簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)，補(bǔ)償效果好。電橋非線性誤差：實(shí)際電橋電壓與應(yīng)變片的電阻相對(duì)變化為非線性關(guān)系，如式所示，當(dāng)電阻變化量很小至可以忽略不計(jì)，或那么遠(yuǎn)小于1時(shí)，電橋電壓與電阻相對(duì)變化可以認(rèn)為是線性的.電路靈敏度電路靈敏度為應(yīng)變片靈敏度，橋路靈敏度，三運(yùn)放電路增益以及濾波電路增益之積，即取即得特點(diǎn)及缺點(diǎn)：應(yīng)變片式壓力傳感器的特點(diǎn)是靈敏度系數(shù)高，K=30~175〔而電阻絲其數(shù)值約在1.6~3.6之間〕橫向效應(yīng)小〔應(yīng)變片的核心局部是敏感柵。將電阻絲繞成敏感柵后，雖然長(zhǎng)度不變，但其直線段和圓弧段的應(yīng)變狀態(tài)不同，其靈敏系數(shù)K較整長(zhǎng)電阻絲的靈敏系數(shù)K0小，該現(xiàn)象稱為橫向效應(yīng)?！橙秉c(diǎn)是對(duì)于大應(yīng)變有較大的非線性、輸出信號(hào)較弱，并且使用時(shí)間長(zhǎng)了會(huì)非線性度誤差會(huì)增大，故還需要增加調(diào)零電路應(yīng)變片式的特點(diǎn)應(yīng)變式傳感器具有很多特點(diǎn)：1、分辨力高，能測(cè)出極微小的應(yīng)變，如1-2微應(yīng)變；2、誤差較小，一般小于1%；3、尺寸小、重量輕。4、測(cè)量范圍大，從彈性變形一直可測(cè)至塑性變形〔1-2%〕，最大可達(dá)20%；5、既可測(cè)靜態(tài)，也可測(cè)快速交變應(yīng)力；6、具有電氣測(cè)量的一切優(yōu)點(diǎn)，如測(cè)量結(jié)果便于傳送、記錄和處理；7、能在各種嚴(yán)酷環(huán)境中工作。如從宇