應(yīng)變式壓力傳感器是把壓力的變化轉(zhuǎn)換成電阻值的變化來(lái)進(jìn)行測(cè)量的,應(yīng)變片是由金屬導(dǎo)體或半導(dǎo)體制成的電阻體,其阻值隨壓力所產(chǎn)生的應(yīng)變而變化。
1、應(yīng)變式壓力傳感器分類介紹
應(yīng)變計(jì)中應(yīng)用最多的是粘貼式應(yīng)變計(jì)(即應(yīng)變片)。它的主要缺點(diǎn)是輸出信號(hào)小、線性范圍窄,而且動(dòng)態(tài)響應(yīng)較差(見電阻應(yīng)變計(jì)、半導(dǎo)體應(yīng)變計(jì))。但由于應(yīng)變片的體積小,商品化的應(yīng)變片有多種規(guī)格可供選擇,而且可以靈活設(shè)計(jì)彈性敏感元件的形式以適應(yīng)各種應(yīng)用場(chǎng)合,所以用應(yīng)變片制造的應(yīng)變式壓力傳感器仍有廣泛的應(yīng)用。按彈性敏感元件結(jié)構(gòu)的不同,應(yīng)變式壓力傳感器大致可分為應(yīng)變管式、膜片式、應(yīng)變梁式、組合式四種。
①應(yīng)變管式 又稱應(yīng)變筒式。它的彈性敏感元件為一端封閉的薄壁圓筒,其另一端帶有法蘭與被測(cè)系統(tǒng)連接(圖1)。在筒壁上貼有2片或4片應(yīng)變片,其中一半貼在實(shí)心部分作為溫度補(bǔ)償片,另一半作為測(cè)量應(yīng)變片。當(dāng)沒有壓力時(shí) 4片應(yīng)變片組成平衡的全橋式電路;當(dāng)壓力作用于內(nèi)腔時(shí),圓筒變形成“腰鼓形”,使電橋失去平衡,輸出與壓力成一定關(guān)系的電壓。這種傳感器還可以利用活塞將被測(cè)壓力轉(zhuǎn)換為力傳遞到應(yīng)變筒上或通過垂鏈形狀的膜片傳遞被測(cè)壓力。應(yīng)變管式壓力傳感器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、適用性強(qiáng),在火箭彈、炮彈和火炮的動(dòng)態(tài)壓力測(cè)量方面有廣泛應(yīng)用。
?、谀て?/span> 它的彈性敏感元件為周邊固定圓形金屬平膜片。膜片受壓力變形時(shí),中心處徑向應(yīng)變和切向應(yīng)變均達(dá)到正的最大值,而邊緣處徑向應(yīng)變達(dá)到負(fù)的最大值,切向應(yīng)變?yōu)榱?。因此常把兩個(gè)應(yīng)變片分別貼在正負(fù)最大應(yīng)變處,并接成相鄰橋臂的半橋電路以獲得較大靈敏度和溫度補(bǔ)償作用。采用圓形箔式應(yīng)變計(jì)(見電阻應(yīng)變計(jì))則能最大限度地利用膜片的應(yīng)變效果(圖2)。這種傳感器的非線性較顯著。膜片式壓力傳感器的最新產(chǎn)品是將彈性敏感元件和應(yīng)變片的作用集于單晶硅膜片一身,即采用集成電路工藝在單晶硅膜片上擴(kuò)散制作電阻條,并采用周邊固定結(jié)構(gòu)制成的固態(tài)壓力傳感器(見壓阻式傳感器)。
?、蹜?yīng)變梁式 測(cè)量較小壓力時(shí),可采用固定梁或等強(qiáng)度梁的結(jié)構(gòu)。一種方法是用膜片把壓力轉(zhuǎn)換為力再通過傳力桿傳遞給應(yīng)變梁。圖3中兩端固定梁的最大應(yīng)變處在梁的兩端和中點(diǎn),應(yīng)變片就貼在這些地方。這種結(jié)構(gòu)還有其他形式,例如可采用懸梁與膜片或波紋管構(gòu)成。
④組合式 在組合式應(yīng)變壓力傳感器中,彈性敏感元件可分為感受元件和彈性應(yīng)變?cè)?。感受元件把壓力轉(zhuǎn)換為力傳遞到彈性應(yīng)變?cè)?yīng)變最敏感的部位,而應(yīng)變片則貼在彈性應(yīng)變?cè)淖畲髴?yīng)變處。實(shí)際上較復(fù)雜的應(yīng)變管式和應(yīng)變梁式都屬于這種型式。感受元件有膜片、膜盒、波紋管、波登管等,彈性應(yīng)變?cè)袘冶哿?、固定梁?/span>Π形梁、 環(huán)形梁、薄壁筒等。它們之間可根據(jù)不同需要組合成多種型式。
2、應(yīng)變片使用方法
通常是將應(yīng)變片通過特殊的粘和劑緊密的粘合在產(chǎn)生力學(xué)應(yīng)變基體上,當(dāng)基體受力發(fā)生應(yīng)力變化時(shí),電阻應(yīng)變片也一起產(chǎn)生形變,使應(yīng)變片的阻值發(fā)生改變,從而使加在電阻上的電壓發(fā)生變化。這種應(yīng)變片在受力時(shí)產(chǎn)生的阻值變化通常較小,一般這種應(yīng)變片都組成應(yīng)變電橋,并通過后續(xù)的儀表放大器進(jìn)行放大,再傳輸給處理電路(通常是a/d轉(zhuǎn)換和cpu)顯示或執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
常用的力測(cè)量方法是用應(yīng)變片和應(yīng)變儀測(cè)量構(gòu)件的表面應(yīng)變,根據(jù)應(yīng)變和應(yīng)力、力之間的關(guān)系,確定構(gòu)件的受力狀態(tài)。
應(yīng)變儀采用交流電橋時(shí),輸出特性與直流電橋(直流電橋的輸出特性)類似。應(yīng)變片的布置和電橋組接(簡(jiǎn)稱布片組橋)應(yīng)根據(jù)被測(cè)量和被測(cè)對(duì)象受力分布來(lái)確定。還應(yīng)利用適當(dāng)?shù)牟计M橋方式消除溫度變化和復(fù)合載荷作用的影響。
測(cè)量拉伸(壓縮)應(yīng)變時(shí)要采用適當(dāng)?shù)牟计M橋方式,以便達(dá)到溫度補(bǔ)償(測(cè)軸向拉(壓)時(shí)的溫度補(bǔ)償)、消除彎矩影響(用雙工作片消除溫度的影響)和提高測(cè)量靈敏度(用四工作片提高測(cè)量的靈敏度)的目的。
常用應(yīng)力測(cè)量的布片和組橋方式: 當(dāng)試件受到彎矩作用時(shí),其上、下表面會(huì)分別產(chǎn)生拉應(yīng)變或壓應(yīng)變??赏ㄟ^應(yīng)變測(cè)量求得彎矩,布片接橋時(shí)要注意利用電橋特性,在輸出中保留彎應(yīng)變的影響,消除軸向拉、壓力產(chǎn)生的應(yīng)變成分。
地址:上海市寶山區(qū)顧村鎮(zhèn)滬太路5018號(hào)梓坤科技園1號(hào)樓910室
24小時(shí)全國(guó)熱線:400-7282-986
售前咨詢熱線:021-51602986
售后咨詢熱線:021-51601181
首頁(yè)
產(chǎn)品中心
壓力傳感器壓力表稱重傳感器扭矩傳感器溫度傳感器流量測(cè)量智能控制儀行業(yè)解決方案
航天/航海/軍工工程/紡織機(jī)械軌道交通暖通空調(diào)汽車/鋼鐵工業(yè)能源業(yè)/石油化工醫(yī)療設(shè)備其他行業(yè)應(yīng)用關(guān)于隆旅
公司簡(jiǎn)介新聞中心
新聞資訊傳感器常規(guī)問答行業(yè)資訊服務(wù)與支持
付款方式技術(shù)支持產(chǎn)品支持聯(lián)系我們
聯(lián)系我們