北航傳感器原理9

傳感器技術(shù)及應(yīng)用——傳感器敏感結(jié)構(gòu)的力學(xué)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(jié)構(gòu)的力學(xué)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(shù)第7講：總結(jié)課程內(nèi)容Q1：本章學(xué)習(xí)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(xué)特性3.4彈性敏感元件的材料第3講：傳感器敏感結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性目的？傳感器建模：1.根據(jù)實(shí)際問(wèn)題的本質(zhì)特征建立傳感器的物理模型；2.根據(jù)物理模型建立其數(shù)學(xué)模型（針對(duì)敏感元件？涉及結(jié)構(gòu)參數(shù)、邊界條件及其它約束條件）；3.求解數(shù)學(xué)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(fù)其原形的物體。將某些形式的非電量變換成應(yīng)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(yīng)變、應(yīng)力特性固有振動(dòng)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(yīng)變或位移a）實(shí)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(qiáng)度懸梁h）扭轉(zhuǎn)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(yīng)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(zhuǎn)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(dòng)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(lái)測(cè)量液體的壓力。彈性元件是—個(gè)鉆了盲孔的薄壁圓筒，即應(yīng)變筒。

測(cè)試時(shí)把傳感器擰到測(cè)試位置的測(cè)試孔中，壓力作用在油脂上，油脂受壓后，把壓力傳送到應(yīng)變筒的內(nèi)壁，使應(yīng)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(jì)中的彈簧管3.1概述常用彈性敏感元件的作用——熱雙金屬?gòu)椈山M成：主動(dòng)層、從動(dòng)層應(yīng)用：溫度測(cè)量元件、溫度控制元件、溫度補(bǔ)償元件材料主動(dòng)層－黃銅、錳鑷合金、鐵鑷鉻、鎳鉬合金被動(dòng)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(gè)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(chǎn)生位移。微量震蕩天平法：把檢在質(zhì)量傳感器內(nèi)使用一個(gè)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(zhì)量。當(dāng)采樣氣流通過(guò)濾膜，其中的顆粒物沉積在濾膜上，濾膜的質(zhì)量變化導(dǎo)致振蕩頻率的變化，通過(guò)振蕩頻率變化計(jì)算出沉積在濾膜上顆粒物的質(zhì)量，再根據(jù)流量、現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度和氣壓計(jì)算出該時(shí)段顆粒物標(biāo)志的質(zhì)量濃度。賽默飛公司TEOM1405系列顆粒物監(jiān)測(cè)儀3.1概述常用彈性敏感元件的作用——膜片等效質(zhì)量變化3.1概述常用彈性敏感元件的應(yīng)用實(shí)例1——機(jī)械儀表彈性膜片溫度計(jì)壓力計(jì)特點(diǎn)：機(jī)械式指示儀表結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠、方便、價(jià)格低、讀數(shù)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(cè)?