資源描述：
《彈性敏感元件.ppt》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。
1、傳感器中的彈性敏感元件主要內(nèi)容彈性敏感元件的基本特性彈性敏感元件的材料常用彈性敏感元件第一節(jié)引言變形物體在外力作用下而改變尺寸或形狀的現(xiàn)象彈性變形當(dāng)外力去掉后能完全恢復(fù)原來(lái)的尺寸和形狀的變形彈性元件具有彈性變形特性的物體第一節(jié)引言彈性元件把力、力矩或壓力變換成相應(yīng)的應(yīng)變或位移，再由轉(zhuǎn)換元件變換成電量彈性敏感元件感受力、力矩、壓力等被測(cè)參數(shù)，并通過(guò)它將被測(cè)量變換為應(yīng)變、位移等，它直接起到測(cè)量的作用彈性支承作為傳感器中活動(dòng)部分的支承，起支承導(dǎo)向作用。第二節(jié)彈性敏感元件的基本特性2.1彈性特性作用在彈性敏感元件
2、上的外力與其引起的相應(yīng)變形（應(yīng)變、位移或轉(zhuǎn)角）之間的關(guān)系稱為彈性元件的彈性特性。彈性特性可用剛度或靈敏度來(lái)表示。彈性特性可能是線性的，也可能是非線性的彈性特性第二節(jié)彈性敏感元件的基本特性剛度彈性敏感元件在外力作用下抵抗變形的能力，一般用k表示。第二節(jié)彈性敏感元件的基本特性從彈性特性曲線求得剛度的方法做切線找?jiàn)A角求正切如果彈性元件的彈性特性是線性的，則其剛度為常數(shù)第二節(jié)彈性敏感元件的基本特性靈敏度靈敏度就是單位力產(chǎn)生變形的大小。靈敏度是剛度的倒數(shù)，一般用Sn表示。第二節(jié)彈性敏感元件的基本特性關(guān)于剛度和靈敏度
3、的理解剛度和靈敏度都是描述彈性特性的指標(biāo)，兩者互為倒數(shù)剛度與靈敏度是從不同的側(cè)面對(duì)同一特性的描述剛度描述的是抵抗變形的能力靈敏度描述的是變形的能力在傳感器應(yīng)用中，彈性元件的不同聯(lián)結(jié)方法對(duì)總的靈敏度影響不同第二節(jié)彈性敏感元件的基本特性2.2彈性滯后彈性元件在彈性變形范圍內(nèi)，彈性特性的加載曲線與卸載曲線不重合的現(xiàn)象彈性變形之差Δx叫做彈性敏感元件的滯后誤差曲線1和曲線2所包圍的范圍稱為滯環(huán)第二節(jié)彈性敏感元件的基本特性關(guān)于彈性滯后的理解彈性滯后與傳感器的遲滯特性有關(guān)彈性敏感元件的滯后誤差體現(xiàn)的是在加載與卸載過(guò)程
4、中同一個(gè)作用力下不同的彈性變形的情況作為敏感元件的變形的不同將導(dǎo)致轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)換結(jié)果的不同，最終將體現(xiàn)在傳感器的遲滯特性上引起彈性滯后的原因，主要是由于彈性敏感元件在工作時(shí)其材料分子間存在內(nèi)摩擦第二節(jié)彈性敏感元件的基本特性2.3彈性后效彈性敏感元件所加載荷改變后，不是立即完成相應(yīng)的變形，而是在一定時(shí)間間隔中逐漸完成變形的現(xiàn)象彈性后效體現(xiàn)的是時(shí)間因素的影響，對(duì)傳感器的動(dòng)態(tài)特性影響尤其明顯第二節(jié)彈性敏感元件的基本特性彈性滯后和后效在本質(zhì)上是同一類型的缺點(diǎn)，它們與材料的結(jié)構(gòu)、載荷特性以及溫度等一系列的因素有關(guān)，在
5、應(yīng)用中，應(yīng)該合理的選擇材料，設(shè)計(jì)最優(yōu)的結(jié)構(gòu)和加工方法，從而最大程度地減小由彈性滯后和彈性后效現(xiàn)象產(chǎn)生的誤差。第二節(jié)彈性敏感元件的基本特性3.2.4固有振動(dòng)頻率彈性敏感元件的動(dòng)態(tài)特性和變換時(shí)的滯后現(xiàn)象，與它的固有振動(dòng)頻率有關(guān)。固有振動(dòng)頻率通常通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)確定。固有振動(dòng)頻率也可用下式進(jìn)行估算第二節(jié)彈性敏感元件的基本特性關(guān)于固有振動(dòng)頻率的理解彈性元件的固有振動(dòng)頻率是描述彈性元件內(nèi)在特性的重要參數(shù)，它體現(xiàn)的是彈性元件固有的特性固有振動(dòng)頻率很大程度上決定彈性元件動(dòng)態(tài)特性的好壞。彈性元件的動(dòng)態(tài)特性和變換被測(cè)參數(shù)時(shí)的滯后
6、作用，很大程度上與固有振動(dòng)頻率有關(guān)可以通過(guò)提高固有振動(dòng)頻率來(lái)減少動(dòng)態(tài)誤差，但固有頻率會(huì)影響到元件的線性度和靈敏度，實(shí)際應(yīng)用中必須根據(jù)測(cè)量的對(duì)象和要求，綜合考慮第三節(jié)彈性敏感元件的材料彈性敏感元件對(duì)材料的基本要求是：彈性滯后和彈性后效要??；彈性模數(shù)的溫度系數(shù)要小；線膨脹系數(shù)要小且穩(wěn)定；彈性極限和強(qiáng)度極限要高；具有良好的穩(wěn)定性和耐腐蝕性；具有良好的機(jī)械加工和熱處理性能。彈性圓柱（實(shí)心、空心）特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單能承受很大載荷用途：電阻應(yīng)變式拉力或壓力傳感器彈性圓柱（實(shí)心、空心）應(yīng)力、應(yīng)變公式靈敏度結(jié)構(gòu)系數(shù)β應(yīng)變大小
7、決定于：圓柱的靈敏結(jié)構(gòu)系數(shù)橫截面積材料性質(zhì)圓柱所承受的力與圓柱的長(zhǎng)度無(wú)關(guān)。彈性圓柱（實(shí)心、空心）固有頻率結(jié)論：為了提高應(yīng)變量，應(yīng)當(dāng)選擇彈性模量小的材料，此時(shí)雖然相應(yīng)的固有頻率降低了，但固有頻率降低的程度比應(yīng)變量的提高來(lái)得小，總的衡量還是有利的。不降低固有頻率來(lái)提高應(yīng)變量必須減小彈性元件的截面積，而不降低應(yīng)變值來(lái)提高固有頻率必須減短圓柱的長(zhǎng)度或選擇密度低的材料。懸臂梁（等截面）一端固定一端自由的彈性敏感元件特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，適于較小力的測(cè)量懸臂梁（等截面）應(yīng)變關(guān)系擾度固有頻率應(yīng)變靈敏度結(jié)構(gòu)系數(shù)懸臂梁（
8、變截面）自由端加上作用力時(shí)，在梁上各處產(chǎn)生的應(yīng)變大小相等。靈敏度結(jié)構(gòu)系數(shù)與長(zhǎng)度方向的坐標(biāo)無(wú)關(guān)，都等于6。各點(diǎn)的應(yīng)變值：自由端的撓度：固有振動(dòng)頻率：扭轉(zhuǎn)棒常用于力矩測(cè)量最大剪應(yīng)力最大剪應(yīng)力與作用的力矩成正比，而與其橫截面的極慣性矩和半徑之比成反比。單位長(zhǎng)度的扭轉(zhuǎn)角：G：剪切彈性系數(shù)GJ：抗扭剛度圓形膜片和膜盒（圓形平膜片）中心擾度與壓力關(guān)系小擾度：u<0.3時(shí)：應(yīng)變固有頻率h：膜片厚度非線性近似線性圓形膜片和膜盒（波紋膜片）波紋
