6种弹性敏感元件原件的工作变化原理

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-03-26 02:51 标签： 弹性敏感元件

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我们知道作工业实践中最为常见嘚传感器广泛的应用于各种工业自控。传感器的种类繁多应用的领域也不尽相同。在今天的文章中皮卡中国小编将为大家介绍应变式压力传感器，来了解一下它的工作原理及应用领域

什么是应变式压力传感器

应变式压力传感器又名电阻应变片压力传感器，它是利用彈性敏感元件元件和应变计将被测压力转换为相应电阻值变化的压力传感器

应变式压力传感器是压力传感器中应用比较多的一种传感器，它一般用于测量较大的压力广泛应用于测量管道内部压力、内燃机燃气的压力、压差和喷射压力、发动机和导弹试验中的脉动压力，鉯及各种领域中的流体压力等

应变式压力传感器工作原理

应变式压力传感器的工作原理是吸附在基体材料上应变电阻随机械形变而产生阻值变化的现象，俗称为电阻应变效应金属导体的电阻值可用下式表示：

式中：ρ——金属导体的电阻率（Ω。cm2/m ）

我们以金属丝应变电阻為例当金属丝受外力作用时，其长度和截面积都会发生变化
从上式中可很容易看出，其电阻值即会发生改变假如金属丝受外力作用洏伸长时，其长度增加而截面积减少，电阻值便会增大当金属丝受外力作用而压缩时，长度减小而截面增加电阻值则会减小。只要測出加在电阻的变化（通常是测量电阻两端的电压）即可获得应变金属丝的应变情况。

又称应变筒式它的弹性敏感元件元件为一端封閉的薄壁圆筒，其另一端带有法兰与被测系统连接在筒壁上贴有2片或4片应变片，其中一半贴在实心部分作为温度补偿片,另一半作为测量應变片当没有压力时 4片应变片组成平衡的全桥式电路;当压力作用于内腔时,圆筒变形成“腰鼓形”,使电桥失去平衡,输出与压力成一定关系嘚电压。这种传感器还可以利用活塞将被测压力转换为力传递到应变筒上或通过垂链形状的膜片传递被测压力应变管式压力传感器的结構简单、制造方便、适用性强，在火箭弹、炮弹和火炮的动态压力测量方面有广泛应用

它的弹性敏感元件元件为周边固定圆形金属平膜爿。膜片受压力变形时中心处径向应变和切向应变均达到正的最大值，而边缘处径向应变达到负的最大值切向应变为零。因此常把两個应变片分别贴在正负最大应变处并接成相邻桥臂的半桥电路以获得较大灵敏度和温度补偿作用。采用圆形箔式应变计(见电阻应变计)则能最大限度地利用膜片的应变效果这种传感器的非线性较显著。膜片式压力传感器的最新产品是将弹性敏感元件元件和应变片的作用集於单晶硅膜片一身即采用集成电路工艺在单晶硅膜片上扩散制作电阻条，并采用周边固定结构制成的固态压力传感器（见压阻式传感器）

测量较小压力时，可采用固定梁或等强度梁的结构一种方法是用膜片把压力转换为力再通过传力杆传递给应变梁。将两端固定梁的朂大应变处在梁的两端和中点应变片就贴在这些地方。这种结构还有其他形式例如可采用悬梁与膜片或波纹管构成。

在组合式应变压仂传感器中弹性敏感元件元件可分为感受元件和弹性应变元件。感受元件把压力转换为力传递到弹性应变元件应变最敏感的部位而应變片则贴在弹性应变元件的最大应变处。实际上较复杂的应变管式和应变梁式都属于这种型式

感受元件有膜片、膜盒、波纹管、波登管等，弹性应变元件有悬臂梁、固定梁、Π形梁、 环形梁、薄壁筒等它们之间可根据不同需要组合成多种型式。 

1、精度高、测量范围大

3、应变片尺寸小、重量轻、使用方便、测量速度快。测量时对被检测的工作组昂太和应力分布基本上无影响既可用于静态测量，又可用於动态测量

4、适应性强。可在高温、超低温、水下、强磁场以及核辐射等恶劣环境下使用

5、测量应变的灵敏度和精度高，性能稳定、鈳靠误差小于1%。

6、价格便宜品种多，工艺较成熟

1、在打的应变状态中具有明显的非线性，半导体应变式传感器的非线性更为突出

2、输出信号微弱，抗干扰能力差需要采取屏蔽措施。

3、只能测出一点或应变栅范围内的平均应变不能显示应力场中应力梯度的变化。

該传感器的特点是具有较高的强度和抗冲击稳定性具有优良的静态特性、动态特性和较高的自震频率，可达30khz以上测量的上限压力可达箌9.6mpa。适于测量高频脉动压力又加上强制水冷却。也适于高温下的动态压力测量如火箭发动机的压力测量，内燃机、压气机等的压力测量

这种膜片式应变压力传感器不宜测量较大的压力，当变形大时非线性较大。但小压力测量中于变形很小非线性误差可小于0.5％，同時又有较高的灵敏度因此在冲击波的测量中，国内外都用过这种膜片式压力传感器

适用于压力较小的测量，输出信号不受测力点位置變化的影响并且这款传感器结构简单、稳定性好，易于安装和维修

主要用来测量流动介质动态或静态压力，例如动力管道设备的进出、气体或液体的压力、内燃机管道压力等等原文地址：

结语：以上就是应变式压力传感器分类及工作原理的介绍，相信大家对压力传感器有了进一步的认识在今后的文章中，皮卡中国小编将陆续为大家介绍传感器的知识敬请关注。

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