3.1X-2 彈性敏感元件簡介

返回1.變換力參量的彈性敏感元件2.變換壓力參量的彈性敏感元件EXTENSION彈性敏感元件簡介1變換力參量的彈性敏感元件

電阻應(yīng)變式測力裝置力的測量可以在被測對象上直接布片組橋，也可以在彈性元件上布片組橋，組成各種測力儀。

常用的彈性元件有柱式、梁式、環(huán)式、輪輻式等多種形式。電阻應(yīng)變式測力儀具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、精度高等優(yōu)點(diǎn)。

柱式彈性元件FF實(shí)心圓柱FF空心圓柱F—作用在彈性元件上的外力；E—

材料的彈性模量；A

—

圓柱的橫截面積；力的測量(12/23)

實(shí)心圓柱彈性元件靈敏度與橫截面積A

成反比，但A的減小受到允許應(yīng)力和線性要求的限制，同時(shí)，A的減小會對橫向力干擾敏感。

空心圓柱彈性元件空心圓柱（圓筒）式彈性元件多用于小集中力的測量。

一般將應(yīng)變片對稱地貼在應(yīng)力均勻的圓柱中部表面并通過電橋連接以盡可能消除偏心和彎矩的影響。R1R'1R'4R'3R'2R2R3R4PP(a)R2R'2R1R'1R'3R3R4R'4abcd(b)力的測量(13/23)

梁式彈性元件Fhbll0R1R3

等截面梁當(dāng)力作用在自由端時(shí)，剛性端截面中產(chǎn)生的應(yīng)力最大，而自由端產(chǎn)生的撓度最大。在距離受力點(diǎn)為l0的上、下表面，沿l向貼電阻應(yīng)變片R1和R3，R2和R4貼在反面對稱位置。該處的應(yīng)變?yōu)榱Φ臏y量(14/23)

等截面雙端固定梁這種梁的結(jié)構(gòu)在相同力F的作用下產(chǎn)生的撓度比懸臂梁的要小。FhblxR1R2b0

等強(qiáng)度梁梁的截面成等腰三角形，集中力F作用在三角形頂點(diǎn)，梁內(nèi)各橫截面產(chǎn)生的應(yīng)力是相等的，表面上任意位置的應(yīng)變也相等，因此稱為等強(qiáng)度梁。等強(qiáng)度梁的各點(diǎn)由于應(yīng)變相等，故粘貼應(yīng)變片的位置要求不嚴(yán)格。在粘貼應(yīng)變片處的應(yīng)變?yōu)榱Φ臏y量(15/23)

環(huán)式彈性元件BBFy

B=039.6°R3R4R2R1R1R2R3R4uyuo測Fy

圓環(huán)式在圓環(huán)上施加徑向力Fy時(shí)，圓環(huán)各處的應(yīng)變不同，在與作用力成39.6°處（圖中B點(diǎn)）應(yīng)變等于零，稱為應(yīng)變節(jié)點(diǎn)，而在水平中心線上應(yīng)變最大。將應(yīng)變片R1、R2、R3和R4貼在水平中心線上，R1、R3受拉應(yīng)力，R2、R4受壓應(yīng)力。力的測量(16/23)AFx

A=039.6°R7R8R6R5AR5R6R7R8uxuo測Fx如果圓環(huán)一側(cè)固定，另一側(cè)受切向力Fx時(shí)，與受力點(diǎn)成90°處（圖中A點(diǎn)）應(yīng)變等于零。將應(yīng)變片R5、R6、R7和R8

貼在與垂直中心線成39.6°處，R5、R7受拉應(yīng)力、R6、R8受壓應(yīng)力。當(dāng)圓環(huán)上同時(shí)作用力Fx和Fy時(shí)，將應(yīng)變片R1～R4、R5～R8分別組成電橋，就可以互不干擾地測力Fx和Fy。力的測量(17/23)

八角環(huán)式R1R2R3R4R5R6R8R7FyFxR1R2R3R4R5R6R8R7FyFxR10R9R11R12MzR9R10R11R12uxuo測Fz八角環(huán)厚度為h，平均半徑為r。當(dāng)h/r較小時(shí)，零應(yīng)變點(diǎn)在39.6o附近。隨h/r值的增大，當(dāng)h/r=0.4時(shí)，應(yīng)變節(jié)點(diǎn)在45o處，故一般測力Fx時(shí)，應(yīng)變片貼在45o處。當(dāng)測力Fz時(shí)

(或測力Fz形成的彎矩Mz)，在八角環(huán)水平中心線產(chǎn)生最大應(yīng)變，應(yīng)變片R9～R12貼在該處并成斜向

45o布片組成電橋。力的測量(18/23)

輪輻式彈性元件h輪轂輪輻輪緣blR1R2R'1R'2R3R4R'4R'3R3R'3R2R'2R'1R1R4R'4輻條的最大切應(yīng)力及彎曲應(yīng)力分別為令h/l=a，則為了使彈性元件具有足夠的輸出靈敏度而又不發(fā)生彎曲破壞，h/l比值一般在1.2～1.6之間選擇。力的測量(19/23)2壓力參量變換彈性元件

彈簧管又稱波登管，通常是一根彎曲成C形的空心扁管，其截面呈橢圓等非圓形。具有壓力p

的流體由彈簧管一端的接頭通入彈簧管內(nèi)腔，彈簧管的另一端（自由端）密封并與傳感器的其他部分相連。在壓力p

作用下，彈簧管的截面有變成圓形截面的趨勢，導(dǎo)致彈簧趨向伸直，產(chǎn)生位移，直至與壓力作用相平衡。在一定壓力范圍內(nèi)，彈簧管產(chǎn)生的位移量與壓力成正比。彈簧管具有較高測量精度，但尺寸和質(zhì)量較大，固有頻率較低，且有明顯滯后，故不宜做動態(tài)壓力的測量。壓力的測量(2/10)

波紋管波紋管是一種帶同心環(huán)狀波形皺紋的薄壁圓管，一端開口，另一端封閉，將開口端固定，封閉端處于自由狀態(tài)。通入一定壓力的流體后，波紋管將伸長，其伸長量（自由端位移）與壓力成正比。

膜片膜片是用金屬或非金屬制成的圓形薄片。它包括平膜片、波紋膜片。兩個(gè)膜片邊緣對焊起來，構(gòu)成膜盒。幾個(gè)膜盒連接起來構(gòu)成膜盒組。平膜片比波紋膜片具有較高的抗振、抗沖擊能力，在壓力測量中使用最多。膜片膜盒的中心位移均與壓力p

近似成正比。壓力的測量(3/10)

薄壁圓筒

薄壁圓筒的壁厚一般小于圓筒直徑的1/20，圓筒的一端開口，一端不通。內(nèi)腔與被測壓力相通時(shí)，內(nèi)壁均勻受壓，均勻地向外擴(kuò)張。筒壁在軸向和圓周方向上的應(yīng)變均與壓力p成正比。壓力的測量(4/10)壓力測量彈性元件的結(jié)構(gòu)及其特性表

1~10010-2~10~1020~10-5撓性膜10~10010-2~10-10~1030~10-3波紋膜10~10410-5~10-20~1050~10平薄膜薄膜式自振頻率/Hz時(shí)間常數(shù)/s最大最小動態(tài)性質(zhì)輸出特性壓力測量范圍示意圖名稱類別F(力)x(位移)pxFxpxF，xpx壓力的測量(5/10)彈簧管式10~100—0~1050~10-2多圈彈簧管10~