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应变片压力传感器变送电路的设计

作者：卜俊开

来源：《建筑科技与经济》2016年第12期

摘 要：电阻应变片压力传感器在实际工程中应用较广，本文采用XTR106芯片设计出低功耗、低漂移、低失调增益非线性可调的应变片压力传感器的变送电路。 关键词：电阻应变片压力传感器

Abstract： The resistance strain gauge pressure sensor in practical engineering broader XTR106 chip design low-power， low-drift， low offset adjustable gain nonlinear strain gauge pressure sensor transmitter circuit this article.

Keywords： resistance strain gauge pressure sensor 1.引言

传感器的应用遍及军事、科研、工业、商业、交通、环保、医疗、卫生、气象、海洋、航空、家用电器等各个领域和部门。它是生产自动化、科学测试、计量核算、检测诊断等系统中不可缺少的基础环节。今天，很难找到一个科学领域或产业部门，能够完全脱离传感器而存在。

由于传感器的使用，使生产过程的控制和产品性能的检测才有保证。所以它是提高产品竞争力的强有力手段，是获取经济效益的有效途径。

传感器是将能够感受到的被测量按照一定的规律转换成输出信号的器件或装置，通常由敏感元件和转换元件组成，其中敏感元件是指传感器中能直接感受或响应被测量（输入量）的部分；转换元件是指传感器中能将敏感元件感受的或响应的被探测量转换成适于传输或测量的电信号的部分。

传感器种类繁多，有不同的分类方式，按检测功能可分为温度、压力、湿度、流量、速度、加速度、磁场、光通量等，其最常用的是温度传感器、压力传感器和流量传感器。 2.应变片基本结构

应变片基本结构如图1所示，几十年来这种构造几乎没有发生过原理性的变化。 一般用粘合剂将应变片贴在待测物体上， 压阻式传感器通常有四个应变片组成惠斯顿电桥，将应变引起的电阻变化变换成电压变化。

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3.变送电路的设计

在传感信号的处理中，由于信号十分微弱（mV）级，所以电路的设计对整个变送器的性能十分重要。变送电路设计如图2所示，采用单片集成电路、两线制、DC24V供电、4～20mA输出方式。 图2变送电路原理图

（1）放大器要有低功耗、低漂移、低失调、增益线性好的特点，才能对传感器的微弱信号进行不失真的放大，保证测量数据的精确。因此选用了XTR106作为该变送器的直流放大器。

（2）整个电路由+24V电压供电（通常有二次仪表提供），同时利用二极管的单向导电性，在输入电路中接入二极管D1以防止电源反接而损坏元件。

（3）电容C2、C3的阻值均为0.01μF，是传感器抗高频干扰电容，用以改善电路的抗高频干扰性能。

（4）传感器的输出电压很小，且在没有外加压力的时候，电桥间也有可能存在不平衡，所以设计调零电阻Rz，使零负荷时输出为4mA。 （5）Rs为满度可调电阻，使满负荷时输出为20mA。 （6）R3为非线性补偿电阻，K1为正或负非线性选择开关。 4.结论

本文设计的应变片压力传感器的变送电路，与以往传统的分立元件设计的变送电路相比，具有体积小、集成度高、电路设计简单、低功耗、低漂移、低失调、非线性可调、抗干扰能力强等优点，在该领域具有实际应用价值。

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