常州大学现代传感器技术题目 液滴速度传感器 学生 学号 学 院 信息科学与工程学院专业班级 计算机研1二o—二年六月、设计内容设计一种医院输液中液滴速度传感器二、设计要求（1）设计传感器的结构，并给出工作原理；（2）设计测量电路；（3）理论分析与计算传感器输出电压与液滴速度之间的关系（4）设计中选择和给定参数进行分析与计算；（5）使用protel，自行画出结构和电路图三、设计方案液滴速度检测在医学、化工、农业施药等方面有广泛利用液体的微流量检 测比较困难，采用比较多的是点滴法，通过用单位时间点滴计数确定液体的流速 计数方法一般用光电法，通过液滴改变光强来获得信号输出该方法易受环境影 响所以本次设计决定采用压力传感器检测输液瓶内压力与点滴的速度的关系， 设计制作传感器四、传感器设计1、传感器结构与材料为达到本次设计所需要的要求，设计的传感器主要有输液瓶，压力传感器组 成如图 1 所示，它的主要工作原理是利用压力传感器测量输液瓶内压力的大小 来获得液滴的速度输液过程中点滴的速度变化会改变输液瓶内压力的变化，压 力的变化通过压力传感器转换为电压的变化然后设计一个放大电路和 A/D 转 换器后再由单片机处理获得点滴速度。
输液瓶可以采用医用的输液管里附带的装 置图 1 压力式点滴传感器结构2、压力传感器的处理电路2.1 压力传感器的标定传感器采用美国Honeywell公司生产的26PCBFA6G型号压力传感器 相关参数工作压力：5PSI 输出电压：0 -50mV 电源电压10V 其外形和内部如图 2 所示，内部由 4 只应变电阻器组成的全桥电路图 2.1 压力传感器的外形首先对压力传感器进行性能测试，将它接入透明的水管，用水柱高做压力， 用高灵敏度数字万用表测量电压，传感器接上 12V 电压测试记录输出电压和 压力差的数据，根据它们的关系得出，实验结果如图 3 所示vm症电岀输24压力/Kpa由图可知，输出电压与压力差完全呈线性关系可以用以下等式表示V = K •& p1其中，Ap是取压口之间的压力差，Ap =巴—p2, K为比例常数 121根据实验结果，K 1的值为1.252.2 传感器调理电路压力传感器的相关参数发现，当压力传感器连接到输液瓶的时候，其输出的 电压为 mV 级，为了提高传感器的灵敏度，设计了一个仪表放大电路，如图 4i + i -2R+ JRg所示图中R二R二R二R二R二R放大电路的输入端（V，V ）接压力传感 123456器的输出端，放大电路的增益可以等式A = 1v其中， A 为放大电路的增益，所以得vV 二 AK Ap 二 K ・Apo v 1在上式中，令K = A • K V为放大电路输出电压。
根据需要调节放大 v 1 o器的增益，R=10K r =40q增益约为500倍，使放大器输出电压便于检测1g图 4 仪表放大电路3、实验测试利用输液管和压力传感器以及仪表放大器构成压力式点滴速度传感器，并对 该传感器进行点滴速度检测与内部压力测试记录测试数据：每分钟滴落的液滴 数 输出电压V值压电6 5 4 3 2 1 08 8 8 8 8 .8 83 3 3 3 3 3 3.3.79 - 、3.78 ―I—I—I—I—I―I―I—I——20 40 60 80 100 120 140160 180点滴速度/ d/min图 5 输出电压和点滴数的关系测试结果如图 5 所示，根据记录的数据计算出点滴速度与电压值之间的线 性关系为：y=-0.0004x+3.8576分析以上数据可知，随着点滴速度的增加，输出电压下降，即输液瓶内部压 力下降五、总结本次设计利用输液瓶，压力传感器和仪表放大器设计了一种点滴速度检测 传感器，用 26PCBFA6G 压力传感器检测输液瓶内的压力并转换为电压输出，通过 测量电压后换算为点滴速度。