北航传感器原理9

传感器技术及应用——传感器敏感结构的力学特性（一）李成2013.04.11

第1讲：绪论第2讲：传感器的输入输出特性第3讲：传感器敏感结构的力学特性第4讲：几种典型的模拟式传感器第5讲：谐振式传感器第6讲：发展中的传感器新技术第7讲：总结课程内容Q1：本章学习的目的？3.1概述3.2弹性敏感元件的基本特性3.3基本弹性敏感元件的力学特性3.4弹性敏感元件的材料第3讲：传感器敏感结构的力学特性目的？传感器建模：1.根据实际问题的本质特征建立传感器的物理模型；2.根据物理模型建立其数学模型（针对敏感元件？涉及结构参数、边界条件及其它约束条件）；3.求解数学模型。3.1概述弹性元件弹性变形弹性元件?弹性元件在传感器中的作用？所谓的弹性元件是指物体因外力作用而改变形状或尺寸，而外力撤除后能完全恢复其原形的物体。将某些形式的非电量变换成应变或位移量，然后由各种不同形式的传感元件变换成电量。弹性敏感元件Q1：弹性元件是否传感器？Q2：弹性元件可用在那些传感器？

一般特性位移、应变、应力特性固有振动特性其他特性3.1概述弹性元件的特性3.1概述弹性元件的形式(1)变换力弹性元件：将力（力矩）变换成应变或位移a）实心柱b）空心圆柱c）矩形柱d）e）等截面圆环f)等截面悬臂梁g）等强度悬梁h）扭转轴3.1概述弹性元件的形式(2)变换压力弹性元件：将压力变换成应变或位移a）弹簧管b）波纹管c）等截面薄板d）膜盒e）薄壁圆角f）薄壁半球等截面轴弹性敏感元件的形式变换力变换压力环状弹性敏感元件悬臂梁扭转轴弹簧管波纹管等截面薄板波纹膜片和膜盒3.1概述3.1概述常用弹性敏感元件(1)3.1概述常用弹性敏感元件(2)3.1概述常用弹性敏感元件(3)3.1概述常用弹性敏感元件(4)3.1概述常用弹性敏感元件的作用——称重传感器中的振动梁3.1概述常用弹性敏感元件的作用——弹性薄壁圆筒式压力传感器

该传感器主要用来测量液体的压力。弹性元件是—个钻了盲孔的薄壁圆筒，即应变筒。

测试时把传感器拧到测试位置的测试孔中，压力作用在油脂上，油脂受压后，把压力传送到应变筒的内壁，使应变筒向外膨胀，发生弹性变形。3.1概述常用弹性敏感元件的作用——指针式压力计中的弹簧管3.1概述常用弹性敏感元件的作用——热双金属弹簧组成：主动层、从动层应用：温度测量元件、温度控制元件、温度补偿元件材料主动层－黄铜、锰镊合金、铁镊铬、镍钼合金被动层－铁镍合金3.1概述常用弹性敏感元件的作用——拉压力传感器中的弹性体3.1概述常用弹性敏感元件的作用——波纹管压力传感器具有多个横向波纹的圆柱形薄壁折皱的壳体，在压力、轴向力、横向力或弯矩作用下能产生位移。微量震荡天平法：把检在质量传感器内使用一个振荡空心锥形管，在其振荡端安装可更换的滤膜，振荡频率取决于锥形管特征和其质量。当采样气流通过滤膜，其中的颗粒物沉积在滤膜上，滤膜的质量变化导致振荡频率的变化，通过振荡频率变化计算出沉积在滤膜上颗粒物的质量，再根据流量、现场环境温度和气压计算出该时段颗粒物标志的质量浓度。赛默飞公司TEOM1405系列颗粒物监测仪3.1概述常用弹性敏感元件的作用——膜片等效质量变化3.1概述常用弹性敏感元件的应用实例1——机械仪表弹性膜片温度计压力计特点：机械式指示仪表结构简单、可靠、方便、价格低、读数直观；弹性变形不宜__?_，以减小线性误差；（大）惯性?_、固有频率?_,只宜测?