流体压强传感器原理
时间:2015-10-31 21:21 来源:自动控制网
电阻应变式流体压强传感器主要用于测量气体和液体压强。测量压强的方法是借助弹性元件把压强变为压力和应变再进行测量,流体的压强测试范围一般为10E4~10E7Pa。传感器所用弹性元件有膜式、筒式等,现分述如下。 1、膜式压力传感器 它的弹性元件为四周固定的等截面圆形薄板,又称平膜板或膜片。其一表面承受被测分布压力,另一侧面贴有应变片。应变片接成桥路输出,如图1所示。应变片分别贴于膜片的中心(切向)和边缘(径向)。因为这两种应变最大符号相反,接成全桥线路后传感器输出最大。
图1 膜式压力传感器 膜片上粘贴应变片处的径向应变 和切向应变与被测力P之间的关系为 (1) (2) 式中 x——应变计中心与膜片中心的距离; h——膜片厚度; r——膜片半径; E——膜片材料的弹性模量; ——膜片材料的泊松比。 为保证膜式传感器的线性度小于3%,在一定压力作用下,要求 (3) 2、筒式压力传感器 它的弹性元件为薄壁圆筒,筒的底部较厚。这种弹性元件的特点是圆筒受到被测压力后,外表面各处的应变是相同的。因此应变计的粘贴位置对所测应变不影响。如图2所示,工作应变片、沿圆周方向贴在筒壁,温度补偿应变计、贴在筒底壁上、并接成全桥线路、这种传感器适用于测量较大压力。
图2 筒式压力传感器 对于薄壁圆筒(壁厚与臂的中面曲率半径之比<1/20),简壁上工作应变计处的切向 应变与被测压力P 的关系,可用下式求得 (4) 对于厚壁圆筒(壁厚与中面曲率半径之比>1/20),则有 (5) 式中——圆筒内孔直径; ——圆筒的外壁直径; E——圆筒材料的弹性模量; ——圆筒材料的泊松系数。 |