應(yīng)變式傳感器

1、傳感器與檢測技術(shù)（第2傳感器與檢測技術(shù)（第2版） .3.2電阻式壓力傳感器電阻式壓力傳感器主要用于測量流動(dòng)介質(zhì)（如液體、氣體）的動(dòng)態(tài)或靜態(tài)壓力。這類傳感器大多采用膜片式或筒式彈性元件。（a（a）應(yīng)力變化（b）應(yīng)變片粘貼位置圖3.13膜片式壓力傳感器圖3.13為膜片式壓力傳感器，電阻應(yīng)變片貼于膜片內(nèi)壁，在壓力P作用下，膜片產(chǎn)生徑向應(yīng)變和切向應(yīng)變，它們的大小可分別表示為：3P（1卩2）（R2-3X2）3.65）3.66）=3.65）3.66）r8h2E3P（1一卩2）（R2一X2）=t8h2E式中：R、h分別為膜片的半徑和厚度X離圓心的徑向距離P膜片上均勻分布的壓力卩一材料的泊松比E材料彈性模量。

2、由式（3.65）、（3.6）可得出以下結(jié)論1）X=0時(shí)，即在膜片中心位置的應(yīng)變?yōu)椋?rt3P（1一卩2）R28h2E_3.67）2）x=R時(shí)，即在膜片邊緣處的應(yīng)變?yōu)椋簭V0（368）3P（1一3P（1一卩2）R24h2E（3.69）可見徑向應(yīng)變的絕對(duì)值比在中心處高一倍。3）x二R3時(shí)：e二0(3.70)r它們分別如應(yīng)變分布圖3.13(a)所示。由圖還可知：切向應(yīng)變始終為非負(fù)值，中心處最大；而徑向應(yīng)變有正有負(fù)，在中心處和切向應(yīng)變相等，在邊緣處最大，是中心處的兩倍。在x二R/c3處徑向應(yīng)變?yōu)?,貼片時(shí)要避開此處，因?yàn)椴荒芨惺芮邢驊?yīng)變，且反映不出徑向應(yīng)變的最大或最小特征，實(shí)際意義不大。根據(jù)上述特點(diǎn)，一

3、般在膜片圓心處沿切向貼兩片叫佇感受罕因?yàn)閳A心處切向應(yīng)變最大；在邊緣處沿徑向貼兩片(竹，R根據(jù)上述特點(diǎn)，一般在膜片圓心處沿切向貼兩片叫佇感受罕因?yàn)閳A心處切向應(yīng)變最大；在邊緣處沿徑向貼兩片(竹，R3)感受e因?yàn)檫吘壧帍较驊?yīng)變最大；然后接成全橋測量電路，以提高靈敏度和實(shí)現(xiàn)溫度補(bǔ)償。3.3.3電阻式液體重量傳感器(b)接線原理圖(a)結(jié)構(gòu)圖圖(b)接線原理圖(a)結(jié)構(gòu)圖圖3.17電阻式液體重量傳感器圖3.17是測量容器內(nèi)液體重量的插入式傳感器示意圖。該傳感器有一根傳壓桿，上端安裝微壓傳感器，下端安裝感壓膜，它用于感受液體的壓力。當(dāng)容器中溶液增多時(shí)，感壓膜感受的壓力就增大。將傳感器接入電橋的一個(gè)橋臂，則

4、輸出電壓為：U二S-hpg(3.71)o式中：S傳感器的傳輸系數(shù)p液體密度g重力加速度h位于感壓膜上的液體高度。hpg表征了感壓膜上方的液體的重量。對(duì)于等截面的柱形容器，有Qhpg=(3.72)AQ容器內(nèi)感壓膜上方液體的重量A柱形容器的截面積。由式（3.71）、（3.72）可得到容器內(nèi)感壓膜上方液體的重量與電橋輸出電壓間的關(guān)系：“S-QU=（3.73）oA式（3.73）表明：電橋輸出電壓與柱形容器內(nèi)感壓膜上方液體的重量呈正比關(guān)系。在已知液體密度的條件下，這種方式還可以實(shí)現(xiàn)容器內(nèi)的液位高度測量。3.3.4電阻式加速度傳感器應(yīng)變電阻式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)如圖3.18所示。等強(qiáng)度梁的自由端安裝質(zhì)量塊，另一端固定在殼體上；等強(qiáng)度梁上粘貼四個(gè)電阻應(yīng)變敏感元件；通常殼體內(nèi)充滿硅油以調(diào)節(jié)系統(tǒng)阻尼系數(shù)。等強(qiáng)圖3.18應(yīng)變電阻式加速度傳感器的結(jié)構(gòu)測量時(shí)，將傳感器殼體與被測對(duì)象剛性連接，當(dāng)被測物體以加速度a運(yùn)動(dòng)時(shí)，質(zhì)量塊受到一個(gè)與加速度方向相反的慣性力作用，使懸臂梁變形，導(dǎo)致其上的應(yīng)變片感受到并隨之產(chǎn)生應(yīng)變