第1页共11页应变片式加速度传感器(accelerationtransducer)汽车高速运行保驾系统中的应用项目经理：市场调研：方案策划：软硬件：采买：质量保证：第2页共11页1设计名称：...................................................................32摘要...............................................................................33应用背景与目的：.......................................................34设计原理：...................................................................35设计任务及技术指标：...............................................46悬臂梁结构设计：.......................................................47应变电桥的选择及设计计算.......................................58电桥电路的选择设计与分析.......................................8第3页共11页1设计名称：应变片式加速度传感器2摘要本设计通过应变片感应加速度的变化，并把应变片接到直流电桥中，通过电阻的变化引起直流电桥电压的变化，再将电桥输出的电压通过逻辑电路放大输出，然后将输出的电压信号送到控制中心，从而达到对加速度进行实时监控的目的。3应用背景与目的：将应变片式加速度传感器，应用到汽车的高速运行保驾系统当中，对汽车在高速运行时的加速度进行实时监测，如有意外状况出现，汽车将自动启动保驾系统防止汽车侧翻等功能。4设计原理：机械振动带动传感器的质量块振动，于是他们有共同的加速度a。然后根据公式F=ma，把加速度的变化转为力的变化。力作用在悬臂梁上使梁横向拉长或压缩，从而带动应变片电阻进行变化。应变片受拉，电阻增大，应变片受压，电阻减小。再通过电桥把位移的变化转为电压的变化，通过电压表测出相应被放大的电压信号，当被测振动频率远低于加速度计的固有频率时，力的变第4页共11页化则会与被测加速度成正比（加速度单位为m/s2，但在振动测量中往往用标准重力加速度g作单位，1g=9.80665m/s2。）从而就可以得到相应的加速度。5设计任务及技术指标：⑴测量范围：20g；⑵精度：1%；⑶频响：0.1~100HZ；⑷重量：不大于150g；⑸电桥电压：5V。6悬臂梁结构设计：（1）采用等强度悬臂梁结构，其图如下1——惯性质量块2——应变量3——硅油阻尼液4——应变片5——温度补偿电阻6——绝缘套管7——接线柱8——电缆9——压线柱10——壳体11——限位块（2）材料选择及尺寸确定：a.壳体及质量块选用碳钢，质量块取M＝50ｇ第5页共11页b.弹性元件（悬臂梁）选用铍青铜主要参数：选取Qbe2.0作为梁的材料。（E=5000Mpa，P=8.26g/cm,)取d=10mmc.许用应力（悬臂梁）最大拉应力应取:F=ma=50*20*10*10-3=10N(设g=10N/KG)(3)设计计算：a、在最大加速度时，即a=20g时，有悬臂梁最大的拉。压力为10N。强度计算及校核A=πd^2/4得:A=7.85×10-6σ=N/A≤[σ]是否成立?如果成立，则强度足够；如果不成立，则强度不够。[σ]=σu/n其中：n---安全系数。取n=1.4经计算可知满足要求b、质量块相对于基座的位移可按下列原则确定:⑴当a≤20g时。其中a为被测加速度。设计步骤：⑴根据胡克定律及变形得（?LAB）=NL/（EAAB）⑵取原长L=20mm,则△L=（10×20×10-3）/（5000×7.85）=5.096×10-5M且温度的变化引起长度，直径的变化可以忽略。7应变电桥的选择及设计计算应变片的选择：选用小型硅应变片额定电阻：120欧A：分析及各尺寸确定R=（ρL）/S（2-1）其中：L-金属导线长度S-金属导线横截面积ρ-电导率（不同材料电阻率不同）第6页共11页当金属导线两端受拉力F伸长变形。设其伸长ΔL，横截面积则缩小，它的截面圆半径减少Δr。金属电阻丝在变形后，电阻率也会有所改变，这种现象称为电阻应变效应。将变形后电导率记作Δρ，对式（2-1）求全微分，即求出电阻丝伸长后，其电阻值改变了多少。有，?R=(?ρL)/s+(?Lρ)/s-(?SρL)/S^2（2-2）用式（2-1）去除式（2-2）得到?R/R=?L/L-?S/S+?ρ/ρ（2-3）另外，我们知道导线的横截面积S=πr^2,则?S=2πr*?r，所以，?S/S=(2?r)/r（2-4）从材料力学我们知道：?r/r=-μ?L/L(2-5）其中，负号表示伸长时，半径方向是缩小的。μ是...
