3.1X-2 弹性敏感元件简介

返回1.变换力参量的弹性敏感元件2.变换压力参量的弹性敏感元件EXTENSION弹性敏感元件简介1变换力参量的弹性敏感元件

电阻应变式测力装置力的测量可以在被测对象上直接布片组桥，也可以在弹性元件上布片组桥，组成各种测力仪。

常用的弹性元件有柱式、梁式、环式、轮辐式等多种形式。电阻应变式测力仪具有结构简单、制造方便、精度高等优点。

柱式弹性元件FF实心圆柱FF空心圆柱F—作用在弹性元件上的外力；E—

材料的弹性模量；A

—

圆柱的横截面积；力的测量(12/23)

实心圆柱弹性元件灵敏度与横截面积A

成反比，但A的减小受到允许应力和线性要求的限制，同时，A的减小会对横向力干扰敏感。

空心圆柱弹性元件空心圆柱（圆筒）式弹性元件多用于小集中力的测量。

一般将应变片对称地贴在应力均匀的圆柱中部表面并通过电桥连接以尽可能消除偏心和弯矩的影响。R1R'1R'4R'3R'2R2R3R4PP(a)R2R'2R1R'1R'3R3R4R'4abcd(b)力的测量(13/23)

梁式弹性元件Fhbll0R1R3

等截面梁当力作用在自由端时，刚性端截面中产生的应力最大，而自由端产生的挠度最大。在距离受力点为l0的上、下表面，沿l向贴电阻应变片R1和R3，R2和R4贴在反面对称位置。该处的应变为力的测量(14/23)

等截面双端固定梁这种梁的结构在相同力F的作用下产生的挠度比悬臂梁的要小。FhblxR1R2b0

等强度梁梁的截面成等腰三角形，集中力F作用在三角形顶点，梁内各横截面产生的应力是相等的，表面上任意位置的应变也相等，因此称为等强度梁。等强度梁的各点由于应变相等，故粘贴应变片的位置要求不严格。在粘贴应变片处的应变为力的测量(15/23)

环式弹性元件BBFy

B=039.6°R3R4R2R1R1R2R3R4uyuo测Fy

圆环式在圆环上施加径向力Fy时，圆环各处的应变不同，在与作用力成39.6°处（图中B点）应变等于零，称为应变节点，而在水平中心线上应变最大。将应变片R1、R2、R3和R4贴在水平中心线上，R1、R3受拉应力，R2、R4受压应力。力的测量(16/23)AFx

A=039.6°R7R8R6R5AR5R6R7R8uxuo测Fx如果圆环一侧固定，另一侧受切向力Fx时，与受力点成90°处（图中A点）应变等于零。将应变片R5、R6、R7和R8

贴在与垂直中心线成39.6°处，R5、R7受拉应力、R6、R8受压应力。当圆环上同时作用力Fx和Fy时，将应变片R1～R4、R5～R8分别组成电桥，就可以互不干扰地测力Fx和Fy。力的测量(17/23)

八角环式R1R2R3R4R5R6R8R7FyFxR1R2R3R4R5R6R8R7FyFxR10R9R11R12MzR9R10R11R12uxuo测Fz八角环厚度为h，平均半径为r。当h/r较小时，零应变点在39.6º附近。随h/r值的增大，当h/r=0.4时，应变节点在45º处，故一般测力Fx时，应变片贴在45º处。当测力Fz时

(或测力Fz形成的弯矩Mz)，在八角环水平中心线产生最大应变，应变片R9～R12贴在该处并成斜向

45º布片组成电桥。力的测量(18/23)

轮辐式弹性元件h轮毂轮辐轮缘blR1R2R'1R'2R3R4R'4R'3R3R'3R2R'2R'1R1R4R'4辐条的最大切应力及弯曲应力分别为令h/l=a，则为了使弹性元件具有足够的输出灵敏度而又不发生弯曲破坏，h/l比值一般在1.2～1.6之间选择。力的测量(19/23)2压力参量变换弹性元件

弹簧管又称波登管，通常是一根弯曲成C形的空心扁管，其截面呈椭圆等非圆形。具有压力p

的流体由弹簧管一端的接头通入弹簧管内腔，弹簧管的另一端（自由端）密封并与传感器的其他部分相连。在压力p

作用下，弹簧管的截面有变成圆形截面的趋势，导致弹簧趋向伸直，产生位移，直至与压力作用相平衡。在一定压力范围内，弹簧管产生的位移量与压力成正比。弹簧管具有较高测量精度，但尺寸和质量较大，固有频率较低，且有明显滞后，故不宜做动态压力的测量。压力的测量(2/10)

波纹管波纹管是一种带同心环状波形皱纹的薄壁圆管，一端开口，另一端封闭，将开口端固定，封闭端处于自由状态。通入一定压力的流体后，波纹管将伸长，其伸长量（自由端位移）与压力成正比。

膜片膜片是用金属或非金属制成的圆形薄片。它包括平膜片、波纹膜片。两个膜片边缘对焊起来，构成膜盒。几个膜盒连接起来构成膜盒组。平膜片比波纹膜片具有较高的抗振、抗冲击能力，在压力测量中使用最多。膜片膜盒的中心位移均与压力p

近似成正比。压力的测量(3/10)

薄壁圆筒

薄壁圆筒的壁厚一般小于圆筒直径的1/20，圆筒的一端开口，一端不通。内腔与被测压力相通时，内壁均匀受压，均匀地向外扩张。筒壁在轴向和圆周方向上的应变均与压力p成正比。压力的测量(4/10)压力测量弹性元件的结构及其特性表

1~10010-2~10~1020~10-5挠性膜10~10010-2~10-10~1030~10-3波纹膜10~10410-5~10-20~1050~10平薄膜薄膜式自振频率/Hz时间常数/s最大最小动态性质输出特性压力测量范围示意图名称类别F(力)x(位移)pxFxpxF，xpx压力的测量(5/10)弹簧管式10~100—0~1050~10-2多圈弹簧管10~