RAZDEL2 (729865), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

e_r = (3p / 8Et²) [R² (3 - 2m²) - r² (3 - 3m²)] ü (25)

e_t = (3p / 8Et²) [R² (3 - 2m²) - r² (1 - m²)] þ

Дальнейшее решение сводится к определению абсолютной Dl_д и относительной (средней) e_ср = Dl_д / l_д деформации участка мембраны на длине тензочувствительного элемента l_д . Исходными данными для этого решения являются приведенные выше зависимости для e_r и e_t и геометрическая форма решетки.

Для центрального профиля:

Dl_д = 2 ^r0ò₀ e_r dr = (3p / 4Et² ) [r₀ (1- m²) (r₀² - R²) / Е ] ü (26)

e_ср = (Dl_д / l_д )= (3p / 8Et² ) [ (1- m²) / Е (R² - r₀²)] þ

Собственная частота в герцах (основной тон) жестко заделанной мембраны определяется по зависимости, полученной Ю.А. Шиманским:

f₀ = 1,57 Ö Eh³ / 12R⁴ m₀ (1 - h²) (27)

где через m₀ обозначена масса единицы площади мембраны.

Собственная частота мембраны, свободно опертой по кромкам,

f₀ = 0,94 Ö Eh³ / 12R⁴ m₀ (1 - h²) (28)

В некоторых случаях и кинематическую схему преобразователя давления вводится еще один упругий элемент, например вторая мембрана или консольная балка (рис.13), на котором располагается тензочувствительный элемент.

а) б)

Рис.13 Применение второго упругого элемента

а- дополнительной мембраны

б- консольной балки

Подобное конструктивное решение является рациональным при быстропеременных нагревах мембраны, когда не удается обеспечить хорошую термокомпенсацию при расположении рабочего и компенсационного тензорезисторов на самой мембране.

Для определения чувствительности такого преобразователя находится сила F , передаваемая от наружной мембраны к внутреннему упругому элементу. Эта сила может быть найдена из условия равенства прогибов мембраны и дополнительного упругого элемента.

Если в качестве дополнительного упругого элемента используется также мембрана, то выражение для деформаций в радиальном и тангенциальном сечениях этой мембраны в точке с радиусом r имеют вид:

e_r = (3F / 2pt² ) [(1-m²) (ln R/r - 1) / E ] ü (29)

e_r = (3F / 2pt² ) [(1-m²) (ln R/r) / E ] þ

Если в качестве дополнительного упругого элемента используется призматическая консольная балка, то средняя деформация тензоэлемента, расположенного вдоль балки будет :

e_ср. = 6F (l - x_Д ) / E bh² (30)

где l, d, h – длина, ширина и толщина балки;

х_Д – расстояние от середины тензоэлемента до заделки, обычно равное половины базы тензорезистора.

Приведенные выше зависимости для чувствительности и собственные частоты упругих элементов иллюстрируют общее очень важное в практическом применении правило : наибольшей чувствительности преобразователя независимо от его типа при сохранении достаточно высокой собственной частоты можно достигнуть выбором материала с низким модулем упругости. Для любых упругих элементов при заданных нагрузках деформация на поверхности в месте установки тензорезистора обратно пропорциональна модулю нормальной упругости. Что касается собственной частоты, то при неизменных геометрических размерах упругого элемента она падает, но пропорционально отношению модулей упругости в степени 1 / 2 . Это уменьшение частоты легко компенсируется изменением геометрических размеров упругого элемента (например, увеличением толщины). В целом при заданной собственной частоте преобразователя его чувствительность при использовании материалов с низким модулем упругости возрастает.

В качестве основного чувствительного элемента возможно использование серийных тензопреобразователей. Преобразователь состоит из измерительного блока и электронного устройства. Преобразователи различных параметров имеют унифицированное электронное устройство и отличаются лишь конструкцией измерительного блока.

Измеряемый параметр подается в камеру измерительного блока и линейно преобразуется в деформацию чувствительного элемента и изменение электрического сопротивления тензорезисторов тензопреобразователя, размещенного в измерительном блоке.

Электронное устройство преобразователя преобразует это изменение сопротивления в токовый выходной сигнал.

Чувствительным элементом тензопреобразователя является пластина из монокристаллического сапфира с кремниевыми пленочными тензорезисторами (структура КНС), прочно соединенная с металлической мембраной тензопреобразователя.

Схема преобразователя Сапфир 22ДА представлена на рис.14.

Тензопреобразователь 4 мембранно-рычажного типа размещен внутри основания 9 и отделен от измеряемой среды металлической гофрированной мембраной 8.

Мембраны 8 и 14 по наружному контуру приварены к основанию 9 и соединены между собой центральным штоком 6, который связан с концом рычага тензопреобразователя 5 с помощью тяги 13. Измеряемое давление подается в камеру 7; полость 12 вакуумирована и герметизирована.

Фланец 10 уплотнен с помощью прокладки 3.

Воздействие измеряемого давления вызывает прогиб мембраны 8, изгиб мембраны тензопреобразователя 4 и изменение сопротивления тензорезисторов. Электрический сигнал от тензопреобразователя передается из измерительного блока в электронное устройство 1 по проводам через гермовывод 2.

Характеристики

Список файлов реферата