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：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)三個方面對其進(jìn)行分析。設(shè)計(jì)動態(tài)下使用的傳感器時(shí)，應(yīng)變處，否則當(dāng)傳感器在滿量程使盡

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)變還沒有達(dá)到滿量表1建議選用的測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。圖對于一些實(shí)際使用中的傳感器，分考慮到整個彈性元件上其它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)變片來補(bǔ)測量誤差從