1-4传感器中的弹性敏感元件.ppt

* 弹性敏感元件的基本特性决定应该要扬长避短，不利的要减小，重要的要保证，有利的要突出；弹性敏感元件直接参与变换和测量（感受被测量，转换为非电量），这样的转换的精度要保证，要有良好的弹性特性、足够的精度和稳定性，良好的温度和时间稳定性； 1-4传感器中的弹性敏感元件 主要内容 弹性敏感元件的基本特性 弹性敏感元件的材料 常用弹性敏感元件 概念 变形 物体在外力作用下而改变尺寸或形状的现象 弹性变形 当外力去掉后能完全恢复原来的尺寸和形状的变形 弹性元件 具有弹性变形特性的物体 传感器中的弹性元件 把力、力矩或压力变换成相应的应变或位移，再由转换元件变换成电量 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，它直接起到测量的作用 弹性支承 作为传感器中活动部分的支承，起支承导向作用。 基本特性 弹性特性 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。弹性特性可用刚度或灵敏度来表示。 刚度 弹性敏感元件在外力作用下抵抗变形的能力，一般用k表示。 灵敏度 灵敏度就是单位力产生变形的大小。 灵敏度是刚度的倒数。 刚度描述的是抵抗变形的能力 灵敏度描述的是变形的能力 弹性敏感元件的形式 弹性敏感元件对材料的基本要求是： 好的弹性性能和足够的精度； 弹性模数的温度系数要小； 线膨胀系数要小且稳定； 具有良好的稳定性和耐腐蚀性； 具有良好的机械加工和热处理性能。 常用弹性材料： 合金钢、碳钢、铜合金和铝合金； 等截面轴（实心、空心） 特点： 结构简单 能承受很大载荷 图 弹性圆柱 用途： 电阻应变式拉力或压力传感器 悬臂梁 一端固定一端自由的弹性敏感元件，以应变或自由端的位移作为输出量 特点 结构简单， 灵敏度高， 适于较小力的测量 根据梁的截面形状不同又可分为等截面梁和变截面梁 悬臂梁称重传感器 扭转轴 常用于力矩测量 自由端收到转矩的作用时，扭转轴表面会产生拉伸或压缩应变 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。 一端固定，另一端自由。在压力作用下，自由端将产生位移。 弹簧管 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 ） 弹簧管压力表 弹簧管压力表 弹簧管压力表,又称为波登管压力表。压力表中的弹簧的自由端是封闭的，它通过拉杆带动扇形齿轮转动。测压时，弹簧管在被测压力作用下产生变形，因而弹簧管 自由端产生位移，位移量与被测压力的大小成正比，使指针偏转，在度盘上指示出压力值。如果表壳内通有大气，压力表测出的压力为正压或负压;如果将表壳密封 并抽真空,压力表测出的压力就是绝对压力。弹簧管压力表带有隔离装置时，尚可测量温度较高或腐蚀性、粘稠状、易结晶和粉尘状介质的压力。在精确度较高（如 0.25级以上）的弹性式压力测量仪表中，弹性元件多用恒弹性合金以至石英玻璃制成。传动机构的轴孔中镶嵌宝石轴承或滚动轴承。度盘标尺长，有的还能进行 数字显示。 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。 波纹管柔性联轴器 不锈钢波纹管柔性连轴器：是以弹性元件波纹管为核心的联轴器,用在精密仪器和自动控制装置中,在传递扭矩的同时,消除横向、角向位移或安装误差带来的不利影响,结构精巧,安装简便,在精密传动方面,有着不可替代的作用。 环行金属波纹管 材质：黄铜、锡青铜、铍青铜、弹性合金、不锈钢、高温合金。其中黄铜系列和不锈钢系列广泛用于阀门阀芯配套等. 截面薄板 金属波纹膜片 锡青铜、铍青铜、不锈钢金属波纹膜片 波纹膜片是一种压有环状同心波纹的圆形薄板，一般 用来测量压力（或压差），为了增加膜片中心的位移，可 把数个膜盒串联成膜盒组。 波纹膜片和膜盒 波纹形状：锯齿形、梯形、正弦形 波纹高度：0.7~1mm 膜片厚度：0.05~0.3mm 圆形膜片 当膜片的两面受到不同的压力（或力）的作用时，膜片向压力低的一面应变移动，使其中心产生与压力差成一定关系的位移。膜片的 形式主要有平膜片、垂链式膜片和波纹膜片三种。平膜片又可按周边是否固定支撑、中心是否开孔以及膜片区域受力分布状况的不同等分为多种形式，其中最常用的 是由周边固定的等截面圆形薄板构成的平膜片。