汽车油箱液位测量 - 图文

传感器原理及其应用 汽车油箱液位测量

2.3.2.系统方案框图

图5 系统方案框图

2.3.3.工作原理

当液位高于X1(X1<800mm) 时，鸣响振铃并点亮红色LED灯 ,液位低于X2(X2>0)时，鸣响振铃并点亮黄色LED灯；当液位处于X1和X2之间时，点亮绿色LED灯。如下图

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图6 报警部分电路图 2.4电阻应变式传感器的设计应用 2.4.1电阻应变式传感器组成

电阻应变式传感器（straingauge type transducer ）以电阻应变计为转换元件的电阻

式传感器。电阻应变式传感器由弹性敏感元件、电阻应变计、补偿电阻和外壳组成，可根据

具体测量要求设计成多种结构形式。弹性敏感元件受到所测量的力而产生变形，并使附着其上的电阻应变计一起变形。电阻应变计再将变形转换为电阻值的变化，从而可以测量力、压力、扭矩、位移、加速度和温度等多种物理量。

电阻应变式传感器是一种利用电阻应变效应，将各种力学量转换为电信号的结构型传感器。电阻应变片式电阻应变式传感器的核心元件，其工作原理是基于材料的电阻应变效应，电阻应变片即可单独作为传感器使用，又能作为敏感元件结合弹性元件构成力学量传感器。

导体的电阻随着机械变形而发生变化的现象叫做电阻应变效应。电阻应变片把机械应变信号转换为△R/R后，由于应变量及相应电阻变化一般都很微小，难以直接精确测量，且不便处理。因此，要采用转换电路把应变片的△R/R变化转换成电压或电流变化。其转换电路常用测量电桥。

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直流电桥的特点是信号不会受各元件和导线的分布电感及电容的影响，抗干扰能力强，但因机械应变的输出信号小，要求用高增益和高稳定性的放大器放大。

下图为一直流供电的平衡电阻电桥，Ein接直流电源E：

图7 直流供电的平衡电阻电桥电路图

当电桥输出端接无穷大负载电阻时，可视输出端为开路，此时直流电桥称为电压桥，即只有电压输出。

当忽略电源的内阻时，由分压原理有：

uo?uBD?uAB?uAD

R1R4?E(?)R1?R2R3?R4R1R3?R2R4?E?= （2.2）

(R1?R2)(R3?R4)当满足条件R1R3=R2R4时，即

R1R2?R4R3（2.3）

uo=0，即电桥平衡,式（2.3）称平衡条件。

应变片测量电桥在测量前使电桥平衡，从而使测量时电桥输出电压只与应变片感受的应变所引起的电阻变化有关。

若差动工作，即R1=R-△R,R2=R+△R,R3=R-△R，R4=R+△R,按式（2.2），则电桥输出为

?(R??R)2Euo??(R??R)?(R??R)??(R??R)?(R??R)??R??ER?k?E (2.4)

?(R??R)2?

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应变片式传感器有如下特点：

（1）应用和测量范围广，应变片可制成各种机械量传感器。 （2）分辨力和灵敏度高，精度较高。

（3）结构轻小，对试件影响小， 对复杂环境适应性强，可在高温、高压、强磁场等特殊环境中使用，频率响应好。 2.4.2电阻式应变传感器的优点与缺点

常用的电阻应变式传感器有应变式测力传感器、应变式压力传感器、应变式扭矩传感器（见转矩传感器）、应变式位移传感器（见位移传感器）、应变式加速度传感器（见加速度计）和测温应变计等。电阻应变式传感器的优点是精度高，测量范围广,寿命长,结构简单，频响特性好，能在恶劣条件下工作，易于实现小型化、整体化和品种多样化等。

它的缺点是对于大应变有较大的非线性、输出信号较弱，但可采取一定的补偿措施。因此它广泛应用于自动测试和控制技术中。 2.4.3电阻式应变传感器的工作原理

传感器中的电阻应变片具有金属的应变效应，即在外力作用下产生机械形变，从而使电阻值随之发生相应的变化。电阻应变片主要有金属和半导体两类，金属应变片有金属丝式、箔式、薄膜式之分。半导体应变片具有灵敏度高（通常是丝式、箔式的几十倍）、横向效应小等优点。

2.2.4电阻式应变传感器在汽车油箱液位检测中的应用

压力 压力传感器 放大电信号 单片机 压力信号 A/D转换

电阻应变式传感器的工作原理图

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