北航傳感器原理9

傳感器技術及應用——傳感器敏感結構的力學特性（一）李成2013.04.11

第1講：緒論第2講：傳感器的輸入輸出特性第3講：傳感器敏感結構的力學特性第4講：幾種典型的模擬式傳感器第5講：諧振式傳感器第6講：發(fā)展中的傳感器新技術第7講：總結課程內容Q1：本章學習的目的？3.1概述3.2彈性敏感元件的基本特性3.3基本彈性敏感元件的力學特性3.4彈性敏感元件的材料第3講：傳感器敏感結構的力學特性目的？傳感器建模：1.根據實際問題的本質特征建立傳感器的物理模型；2.根據物理模型建立其數學模型（針對敏感元件？涉及結構參數、邊界條件及其它約束條件）；3.求解數學模型。3.1概述彈性元件彈性變形彈性元件?彈性元件在傳感器中的作用？所謂的彈性元件是指物體因外力作用而改變形狀或尺寸，而外力撤除后能完全恢復其原形的物體。將某些形式的非電量變換成應變或位移量，然后由各種不同形式的傳感元件變換成電量。彈性敏感元件Q1：彈性元件是否傳感器？Q2：彈性元件可用在那些傳感器？

一般特性位移、應變、應力特性固有振動特性其他特性3.1概述彈性元件的特性3.1概述彈性元件的形式(1)變換力彈性元件：將力（力矩）變換成應變或位移a）實心柱b）空心圓柱c）矩形柱d）e）等截面圓環(huán)f)等截面懸臂梁g）等強度懸梁h）扭轉軸3.1概述彈性元件的形式(2)變換壓力彈性元件：將壓力變換成應變或位移a）彈簧管b）波紋管c）等截面薄板d）膜盒e）薄壁圓角f）薄壁半球等截面軸彈性敏感元件的形式變換力變換壓力環(huán)狀彈性敏感元件懸臂梁扭轉軸彈簧管波紋管等截面薄板波紋膜片和膜盒3.1概述3.1概述常用彈性敏感元件(1)3.1概述常用彈性敏感元件(2)3.1概述常用彈性敏感元件(3)3.1概述常用彈性敏感元件(4)3.1概述常用彈性敏感元件的作用——稱重傳感器中的振動梁3.1概述常用彈性敏感元件的作用——彈性薄壁圓筒式壓力傳感器

該傳感器主要用來測量液體的壓力。彈性元件是—個鉆了盲孔的薄壁圓筒，即應變筒。

測試時把傳感器擰到測試位置的測試孔中，壓力作用在油脂上，油脂受壓后，把壓力傳送到應變筒的內壁，使應變筒向外膨脹，發(fā)生彈性變形。3.1概述常用彈性敏感元件的作用——指針式壓力計中的彈簧管3.1概述常用彈性敏感元件的作用——熱雙金屬彈簧組成：主動層、從動層應用：溫度測量元件、溫度控制元件、溫度補償元件材料主動層－黃銅、錳鑷合金、鐵鑷鉻、鎳鉬合金被動層－鐵鎳合金3.1概述常用彈性敏感元件的作用——拉壓力傳感器中的彈性體3.1概述常用彈性敏感元件的作用——波紋管壓力傳感器具有多個橫向波紋的圓柱形薄壁折皺的殼體，在壓力、軸向力、橫向力或彎矩作用下能產生位移。微量震蕩天平法：把檢在質量傳感器內使用一個振蕩空心錐形管，在其振蕩端安裝可更換的濾膜，振蕩頻率取決于錐形管特征和其質量。當采樣氣流通過濾膜，其中的顆粒物沉積在濾膜上，濾膜的質量變化導致振蕩頻率的變化，通過振蕩頻率變化計算出沉積在濾膜上顆粒物的質量，再根據流量、現(xiàn)場環(huán)境溫度和氣壓計算出該時段顆粒物標志的質量濃度。賽默飛公司TEOM1405系列顆粒物監(jiān)測儀3.1概述常用彈性敏感元件的作用——膜片等效質量變化3.1概述常用彈性敏感元件的應用實例1——機械儀表彈性膜片溫度計壓力計特點：機械式指示儀表結構簡單、可靠、方便、價格低、讀數直觀；彈性變形不宜__?_，以減小線性誤差；（大）慣性?_、固有頻率?_,只宜測?