传感器中的弹性敏感元件幻灯片.pptVIP

波纹膜片的形状可以做成多种形状，通常采用的波纹形状有正弦形、梯形、锯齿形波形，波纹高度在0.7~1mm范围内变化，膜片厚度通常在0.05~0.3mm的范围内变化。 3.4.5 弹簧管 弹簧管又称波登管，它是弯曲成各种形状的空心管 子，大多数是C型弹簧管。 螺旋形弹簧管 C型组合弹簧管 一、弹簧管的类型 二、弹簧管的工作原理 弹簧管的截面形状为椭圆形，卵形或更复杂的形状。它主要在流体压力测量中作为压力敏感元件，将压力变换为弹簧端部的位移。 弹簧管的一端连在管接头上，压力通过管接头导入弹簧管的内腔，管的另一端（自由端）封闭，并与传感器的其他部分相连。在压力作用下，管子的截面改变了形状，截面的短轴伸长，长轴缩短，截面形状的变化导致弹簧管趋向伸直，一直伸到与压力的作用相平衡为止（虚线所示 ）。 对于椭圆形截面薄壁弹簧管（管壁厚 和短半轴 之比不超过0.7~0.8时），其自由端的位移 和所受压力 之间的关系可用下式表示 ——弹簧管的曲率半径； ——弹簧截面的长半轴和短半轴； ——弹簧管的壁厚 ； ——弹簧管的基本参数， ； ——系数，其值可查表3-2和表3-3。 弹簧管特性 是线性的，其线性保持到一定的压力值 ，超过值 时，线性破坏，因此 称为弹簧管的极限压力。 3.4.6 波纹管 波纹管是一种表面上有许多同心环状形波形皱纹的薄壁圆管。在流体压力（或轴向力）的作用下，将产生伸长或缩短；在横向力作用下，波纹管将在平面内弯曲。金属波纹管的轴向容易变形，也就是说灵敏度非常好，在变形量允许的情况下，压力（或轴向力）的变化与伸缩量是成比例的，所以利用它可把压力（或轴向力）变换为位移。 一、波纹管的轴向位移与轴向作用力之间关系可表示为 ——轴向集中作用力； ——工作的波纹数； ——波纹管内半径处的壁厚，即毛坏的厚度。 ——波纹管的外半径； ——波纹管的内半径； ——波纹管的圆弧半径。 ——波纹平面部分的斜角（又叫紧密角） ——相邻波纹的间隙。 ——取决于K参数和m的系数。 计算K和m出后，可由图表查得 。 二、当作用于波纹管的为压力 时，波纹管的自由端位 移 可表示为 ——作用压力； ——有效面积； ——波纹管的平均半径。 波纹管自由端位移与轴向或压力成正比，即弹性特性是线性的。但是在很大压力或拉压作用下，波纹管的刚度会增大，从而破坏了线性特性。只是在以二点为界线的工作范围内保持线性特性。在允许行程内波纹管受压缩时的基本特性的线性度较好，因此通常使其在压缩状态工作。 三、波纹管 的工作特性 弹性元件的壁厚一般都小于圆筒直径的1/20，内腔与被测压力相通时，内壁均匀受压，薄壁无弯曲变形，只是均匀的向外扩张。所以，筒壁的每一单元将在轴线方向和圆周方向产生拉伸应力。 3.4.7 薄壁圆筒 ——轴向的拉伸应力； ——圆周方向的拉伸应力； ——圆筒的内半径； ——圆筒的壁厚。 轴向应力 和周向应力 相互垂直，应用广义虎克定律，可求得这种弹性敏感元件压力——应变关系式： 薄壁圆筒的灵敏度结构系数 薄壁圆筒的固有振动频率为 第3章 传感器中的弹性敏感元件 3.1 引言 3.2 弹性敏感元件的基本特性 3.3 弹性敏感元件的材料 3.4 弹性敏感元件的特性参数计算 3.1 引言 一、变形 物体在外力作用下而改变原来尺寸或形状的现象。 二、弹性变形 当外力去掉后物体又能完全恢复其原来的尺寸和 形状，那么这种变形称为弹性变形。 三、弹性元件 具有弹性变形特性的物体称为弹性元件。 四、弹性元件类型 基本上可以分为两种类型： 弹性敏感元件和弹性支承。 五、弹性敏感元件 弹性敏感元件感受力、力矩、压力等被测参数，并通过它将被测量变换为应变、位移等。也就是通过它把被测参数由一种物理状态变换为另一种所需要的相应物理状态。它直接起到测量的作用。 六、弹性支承 弹性支承常常作为传感器中活动部分的支承，起支承导向作用，因而要求有内摩擦力小、弹性变形大等特点。以便保证传感器的活动部分得到良好的运动精度。 3.2 弹性敏感元件的基本特性 作用在弹性敏感元件上的外力与其引起的相应变形(应变、位移或转角)之间的关系称为弹性元件的弹性特性，它可能是线性的,也可能是非线性的