阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件

傳感器技術(shù)lain傳感器技術(shù)1第二章阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器技術(shù)心1阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器的敏感元件心2電阻應(yīng)變式傳感器14214212kjg令3電容式傳感器電容式濕度傳器電感式傳感器心4電感式傳感器電阻應(yīng)變片第二章阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器技術(shù)2阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器的敏感元件41彈性敏感元件的主要性能42常用彈性元件的結(jié)構(gòu)和性能彈性敏感元件的材料阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器的敏感元件3彈性敏感原件的主要性能:彈性特性F=f()或E=f(F)(式中:F表示施加于敏感元件的力或力矩,ε為變形量或位移)2.靈敏度和剛度s=8/F敏感元件的剛度是靈敏度的倒數(shù)彈性敏感原件的主要性能:43.諧振頻率或注:敏感元件的諧振頻率可由計(jì)算獲得,但必須由實(shí)驗(yàn)校正。4.彈性滯后和后效5.安全系數(shù)彈性極限或n最大工作應(yīng)力注:安全系數(shù)越大,敏感元件的過(guò)載能力越強(qiáng),但可能體積越大,越笨重般以1.5~5為宜6.其他:材料蠕變、溫度特性等3.諧振頻率512常用彈性元件的結(jié)構(gòu)和性能1.基本拉壓材料受力變形的最基本形式是拉壓變形,由下式計(jì)算E等截面桿件、等壁厚圓筒可視為基本拉伸結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足:σ<[σ]2.彈性梁:①懸臂梁:變形以彎曲為主的結(jié)構(gòu)稱為彈性梁.只有一端支承的梁稱為懸臂梁RI結(jié)構(gòu),如圖所示。圖21等截面梁12常用彈性元件的結(jié)構(gòu)和性能61.2常用彈性元件的結(jié)構(gòu)和性能(2)等截面梁的最大應(yīng)力為a=6H(]測(cè)試點(diǎn)的應(yīng)力為6Fx4F自由端最大繞度n為:OmaxEbh固有頻率為:fn0.162hE圖22等強(qiáng)度梁②等強(qiáng)度梁:由上式可以看出,等截面梁測(cè)試點(diǎn)的應(yīng)力和應(yīng)變均與位置Lo有關(guān),使用時(shí)不夠方便,為此可以設(shè)計(jì)等強(qiáng)度梁,如上圖所示,使得sEx則:梁各處的應(yīng)力相等,應(yīng)變也相等。因此,使用時(shí)可以不考慮測(cè)試點(diǎn)的位置。1.2常用彈性元件的結(jié)構(gòu)和性能(2)71.2常用彈性元件的結(jié)構(gòu)和性能(3)這時(shí)有6Fl自由端最大繞度為:OaxEbh梁的固有頻率為:f60136hE③兩端固定梁:有較高的剛性和承載能力,兩端固定梁是一種靜不定系統(tǒng),常用梁中點(diǎn)位置作為測(cè)試點(diǎn),稱為中斷面。3Fl此時(shí),中斷面的應(yīng)力為4bh3Fl應(yīng)變?yōu)閎he最大撓度也發(fā)生在中斷面,為:El192EJ圖23兩端固定1.2常用彈性元件的結(jié)構(gòu)和性能(3)81.2常用彈性元件的結(jié)構(gòu)和性能(4)2237EJ自振頻率為:f6=-22r=vAp3環(huán)形結(jié)構(gòu):(圓環(huán)形結(jié)構(gòu)和扁環(huán)形結(jié)構(gòu))AH①圓環(huán)形結(jié)構(gòu)A,B兩處的應(yīng)力為:=54Fd10Ob/22圖24環(huán)形結(jié)檢應(yīng)變?yōu)?54Fd100bh自振頻率為:fG=CivaP②扁圓環(huán)形結(jié)構(gòu)彎矩為:M⊥FR「2HRR7CoSp注:扁環(huán)的應(yīng)力和應(yīng)變可采用圓環(huán)計(jì)算方法25扁環(huán)形結(jié)構(gòu)1.2常用彈性元件的結(jié)構(gòu)和性能(4)91.2常用彈性元件的結(jié)構(gòu)和性能(5)4.膜片式結(jié)構(gòu)膜受載后變形,中心的撓度ω0最大。設(shè)膜厚為h1)如果ω0/h<1/3,則可按厚膜計(jì)算,厚膜的變形以彎曲為主,膜的拉壓處于次要地位2)如果ω0/h>5,則按薄膜計(jì)算,認(rèn)為薄膜是柔軟的,無(wú)彎曲剛度和彎曲應(yīng)力,膜的變形以拉壓為主。①平膜(平膜適合于測(cè)量受均布載荷的情形)在集中載荷p的作用下,膜的徑向應(yīng)為:=8(0+0-(8+切向應(yīng)力為:0=3Dk2(+)-y(+3m)圖26平薄膜受均布載荷1.2常用彈性元件的結(jié)構(gòu)和性能(5)10阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件11阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件12阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件13阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件14阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件15阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件16阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件17阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件18阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件19阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件20阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件21阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件22阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件23阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件24阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件25阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件26阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件27阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件28阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件29阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件30阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件31阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件32阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件33阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件34阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件35阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件36阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件37阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件38阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件39阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件40阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件41阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件42阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件43阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件44阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件45阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件46阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件47阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件48阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件49阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件50阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件51阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件52阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件53阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件54阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件55阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件56阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件57阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件58阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件59阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件60阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件61阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件62阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件63阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件64阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件65阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件66阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件67阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件68阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件69阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件70阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件71阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件72阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件73傳感器技術(shù)lain傳感器技術(shù)74第二章阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器技術(shù)心1阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器的敏感元件心2電阻應(yīng)變式傳感器14214212kjg令3電容式傳感器電容式濕度傳器電感式傳感器心4電感式傳感器電阻應(yīng)變片第二章阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器技術(shù)75阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器的敏感元件41彈性敏感元件的主要性能42常用彈性元件的結(jié)構(gòu)和性能彈性敏感元件的材料阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器的敏感元件76彈性敏感原件的主要性能:彈性特性F=f()或E=f(F)(式中:F表示施加于敏感元件的力或力矩,ε為變形量或位移)2.靈敏度和剛度s=8/F敏感元件的剛度是靈敏度的倒數(shù)彈性敏感原件的主要性能:773.諧振頻率或注:敏感元件的諧振頻率可由計(jì)算獲得,但必須由實(shí)驗(yàn)校正。4.彈性滯后和后效5.安全系數(shù)彈性極限或n最大工作應(yīng)力注:安全系數(shù)越大,敏感元件的過(guò)載能力越強(qiáng),但可能體積越大,越笨重般以1.5~5為宜6.其他:材料蠕變、溫度特性等3.諧振頻率7812常用彈性元件的結(jié)構(gòu)和性能1.基本拉壓材料受力變形的最基本形式是拉壓變形,由下式計(jì)算E等截面桿件、等壁厚圓筒可視為基本拉伸結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足:σ<[σ]2.彈性梁:①懸臂梁:變形以彎曲為主的結(jié)構(gòu)稱為彈性梁.只有一端支承的梁稱為懸臂梁RI結(jié)構(gòu),如圖所示。圖21等截面梁12常用彈性元件的結(jié)構(gòu)和性能791.2常用彈性元件的結(jié)構(gòu)和性能(2)等截面梁的最大應(yīng)力為a=6H(]測(cè)試點(diǎn)的應(yīng)力為6Fx4F自由端最大繞度n為:OmaxEbh固有頻率為:fn0.162hE圖22等強(qiáng)度梁②等強(qiáng)度梁:由上式可以看出,等截面梁測(cè)試點(diǎn)的應(yīng)力和應(yīng)變均與位置Lo有關(guān),使用時(shí)不夠方便,為此可以設(shè)計(jì)等強(qiáng)度梁,如上圖所示,使得sEx則:梁各處的應(yīng)力相等,應(yīng)變也相等。因此,使用時(shí)可以不考慮測(cè)試點(diǎn)的位置。1.2常用彈性元件的結(jié)構(gòu)和性能(2)801.2常用彈性元件的結(jié)構(gòu)和性能(3)這時(shí)有6Fl自由端最大繞度為:OaxEbh梁的固有頻率為:f60136hE③兩端固定梁:有較高的剛性和承載能力,兩端固定梁是一種靜不定系統(tǒng),常用梁中點(diǎn)位置作為測(cè)試點(diǎn),稱為中斷面。3Fl此時(shí),中斷面的應(yīng)力為4bh3Fl應(yīng)變?yōu)閎he最大撓度也發(fā)生在中斷面,為:El192EJ圖23兩端固定1.2常用彈性元件的結(jié)構(gòu)和性能(3)811.2常用彈性元件的結(jié)構(gòu)和性能(4)2237EJ自振頻率為:f6=-22r=vAp3環(huán)形結(jié)構(gòu):(圓環(huán)形結(jié)構(gòu)和扁環(huán)形結(jié)構(gòu))AH①圓環(huán)形結(jié)構(gòu)A,B兩處的應(yīng)力為:=54Fd10Ob/22圖24環(huán)形結(jié)檢應(yīng)變?yōu)?54Fd100bh自振頻率為:fG=CivaP②扁圓環(huán)形結(jié)構(gòu)彎矩為:M⊥FR「2HRR7CoSp注:扁環(huán)的應(yīng)力和應(yīng)變可采用圓環(huán)計(jì)算方法25扁環(huán)形結(jié)構(gòu)1.2常用彈性元件的結(jié)構(gòu)和性能(4)821.2常用彈性元件的結(jié)構(gòu)和性能(5)4.膜片式結(jié)構(gòu)膜受載后變形,中心的撓度ω0最大。設(shè)膜厚為h1)如果ω0/h<1/3,則可按厚膜計(jì)算,厚膜的變形以彎曲為主,膜的拉壓處于次要地位2)如果ω0/h>5,則按薄膜計(jì)算,認(rèn)為薄膜是柔軟的,無(wú)彎曲剛度和彎曲應(yīng)力,膜的變形以拉壓為主。①平膜(平膜適合于測(cè)量受均布載荷的情形)在集中載荷p的作用下,膜的徑向應(yīng)為:=8(0+0-(8+切向應(yīng)力為:0=3Dk2(+)-y(+3m)圖26平薄膜受均布載荷1.2常用彈性元件的結(jié)構(gòu)和性能(5)83阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件84阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件85阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件86阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件87阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件88阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件89阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件90阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件91阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件92阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件93阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件94阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件95阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件96阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件97阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件98阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件99阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件100阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件101阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件102阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件103阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件104阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件105阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件106阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件107阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件108阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件109阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件110阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件111阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件112阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件113阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件114阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件115阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件116阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件117阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件118阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件119阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件120阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件121阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件122阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件123阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件124阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件125阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件126阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件127阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件128阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件129阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器課件130阻抗式結(jié)構(gòu)型傳感器