彈性元件的設(shè)計(jì)探討

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1、電阻應(yīng)變式傳感器彈性元件的設(shè)計(jì)探討陳功振□文章編號(hào)：1006-883X（2001）07-0030-03電阻應(yīng)變式傳感器是根據(jù)摘要：本文通過(guò)分析電阻應(yīng)變式傳感器的彈性元件的形式和彈性元件上的最使用要求進(jìn)行設(shè)計(jì)的。設(shè)計(jì)人員大應(yīng)變，指出設(shè)計(jì)彈性元件時(shí)應(yīng)考慮的幾個(gè)要素。同時(shí)，指出了傳感器形式首先應(yīng)分析能否達(dá)到使用要求。一旦確定之后的應(yīng)變計(jì)算和分析方法。在諸多使用要求中，彈性元件的關(guān)鍵詞：彈性元件、應(yīng)變、有限元計(jì)算法。設(shè)計(jì)占有很重要的位置，本文從據(jù)彈性元件確定工作頻率。為此變敏感元件安裝在其上最大應(yīng)三個(gè)方面對(duì)其進(jìn)行分析。設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)下使用的傳感器時(shí)，應(yīng)變處，否則當(dāng)傳感器在滿(mǎn)量程使盡

2、量提高它的固有頻率。彈性元用時(shí)，彈性元件上某些部位的材一、彈性元件的形式件固有頻率的計(jì)算公式為：料可能進(jìn)入塑性狀態(tài)，嚴(yán)重影響彈性元件的形式是根據(jù)傳1k傳感器的精度。圖1是力傳感器f=(1)感器量程的大小選擇的。表1和2πm的兩種彈性元件。表2是建議選用的測(cè)力和壓力傳式中，k—單位位移需要的力值；在圖1(a)中，1、2、3、4處感器彈性元件的形式。m—彈性元件的相當(dāng)質(zhì)的應(yīng)變最大，還存在著應(yīng)力集電阻應(yīng)變式傳感器的工作量。中，由于受應(yīng)變敏感元件基底尺頻率由彈性元件及其上的電阻寸影響，不可能安裝在最大應(yīng)變應(yīng)變敏感元件決定。電阻應(yīng)變敏二、彈性元件上的最大應(yīng)變處，這樣，就有可能在

3、應(yīng)變敏感http://sensorworld.com.cn感元件的頻率響應(yīng)很高，通常根設(shè)計(jì)彈性元件時(shí)，應(yīng)保證應(yīng)元件處的應(yīng)變還沒(méi)有達(dá)到滿(mǎn)量表1建議選用的測(cè)力傳感器彈性元件的形式量程1N~10N10N~3kN3kN~100kN>100kN建議形式懸臂梁式雙孔彎曲剪切型剪切型及多圓柱拉壓型表2建議選用的壓力傳感器彈性元件的形式量程103445577Pa以上Pa~10Pa10Pa~10Pa10Pa~10Pa10建議形式腰形筒式組合式膜片式圓筒式SensorWorld302001.7技術(shù)與應(yīng)用Technology&Application變與最大壓應(yīng)變相同的結(jié)構(gòu)。在這種情況下，傳

4、感器輸出靈敏度高，并且不存在電橋非線(xiàn)性。圖1(c)的剪切式彈性元件，安裝應(yīng)變敏感元件處的最大拉應(yīng)變和最大壓應(yīng)變是相同的，并且沿軸(a)(b)(c)線(xiàn)方向不變化，沿高度方向變化圖1力傳感器的彈性元件很小，應(yīng)變利用系數(shù)C接近于1。程值時(shí)，最大應(yīng)變處的材料已超感器。圖2(c)的結(jié)構(gòu)型式是在膜出彈性范圍。采用圖1(b)的彈性片最大應(yīng)力處進(jìn)行焊接，由于焊三、彈性元件的應(yīng)變分析元件形式，應(yīng)變敏感元件中心線(xiàn)接處膜片的減薄和材料性能改在傳感器的形式確定以后，安裝在最大應(yīng)變處，可以避免上變，存在內(nèi)應(yīng)力等因素，會(huì)大大應(yīng)首先進(jìn)行應(yīng)變的計(jì)算和分析，述現(xiàn)象。其次，在設(shè)計(jì)中還要充降低膜片允許的最

5、大應(yīng)變值。圖對(duì)于一些實(shí)際使用中的傳感器，分考慮到整個(gè)彈性元件上其它2(d)是將平膜片改成杯形，并在承受載荷的形式不一定是單一部位的應(yīng)力集中現(xiàn)象，如圖1(b)筒形部分焊接，這樣就減少了工的，應(yīng)變的分析也比較復(fù)雜。目中A、B處的彎曲應(yīng)力很大，而藝上造成的影響。前的辦法是先用材料力學(xué)的公且有應(yīng)力集中現(xiàn)象，必須使它的在確定彈性元件尺寸時(shí)，還式進(jìn)行初步計(jì)算，確定出尺寸，應(yīng)變水平低于安裝應(yīng)變敏感元應(yīng)當(dāng)考慮應(yīng)變利用系數(shù)，它的定然后用有限元法及光彈性和電件處的最大應(yīng)變值。又如圖1(c)義是：應(yīng)變敏感元件感受到的平阻應(yīng)變片法進(jìn)行全面的應(yīng)變分的剪切式彈性元件，它是一個(gè)超均應(yīng)變與最大應(yīng)變的

6、比值，即：析，其目的是：ε靜定結(jié)構(gòu)，A、B、C、D、E、FC=CP(2)①確定在載荷作用下，最大ε處的應(yīng)力較大，又存在應(yīng)力集中max應(yīng)變的確切部位；式中，ε—應(yīng)變敏感元件感受現(xiàn)象，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)選用合理的截面CP②了解在有偏心及其它載尺寸，降低該處的應(yīng)力值，否則到的平均應(yīng)變值；荷作用時(shí)，引起輸出電壓的誤差ε—最大應(yīng)變值。當(dāng)A、B、C、D、E、F處進(jìn)入max情況；塑性狀態(tài)后，會(huì)降低傳感器的精設(shè)計(jì)時(shí)，要求應(yīng)變利用系數(shù)③根據(jù)分析得出的應(yīng)變場(chǎng)度，出現(xiàn)遲滯，重復(fù)性等指標(biāo)的C越大越好。如圖1(b)中應(yīng)下降。圖2(a)是圓筒式壓力傳感變敏感元件中心處是最大應(yīng)變值，其它部分均小于最大htt

7、p://sensorworld.com.cn器的彈性元件，當(dāng)彈性元件承受內(nèi)壓力后，在圓柱筒與端頭連接應(yīng)變，彈性元件上孔的尺寸處E會(huì)由于變形不協(xié)調(diào)而引起應(yīng)越小，應(yīng)變敏感元件尺寸越力集中現(xiàn)象，它的數(shù)據(jù)值很大，大，應(yīng)變利用系數(shù)C就越小，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)采用圖2(b)的合理型因此在傳感器尺寸允許條件式，以減少應(yīng)力集中現(xiàn)象。下盡量增大孔的直徑或改為在彈性元件設(shè)計(jì)時(shí)，還要考扁圓孔。慮工藝上的影響。圖2(c)、(d)是在選擇彈性元件類(lèi)型平膜片安裝在基座上的壓力傳時(shí)，還要盡量采用最大拉應(yīng)圖2壓力傳感器的彈性元件傳感器世界312001.7數(shù)據(jù)，可以采用增貼應(yīng)變片來(lái)補(bǔ)測(cè)量誤差從