应变式压力传感器由电阻应变计、弹性元件、外壳及补偿电阻组成。一般用于测量较大的压力。它广泛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,以及各种领域中的流体压力等。
筒式压力传感器的弹性元件如图2-33所示,一端盲孔,另一端有法兰与被测系统连接。当应变管内腔与被测压力相通时,圆筒部分周向应变为
图2-33 筒式压力传感器的弹性元件
式中: p 为被测压力; D 为圆筒外径; d 为圆筒内径。在薄壁筒上贴有两片应变计作为工作片,实心部分贴有两片应变计作为温度补偿片。
该类传感器的弹性敏感元件为一周边固定的圆形金属平膜片,如图2-34(a)所示。当膜片一面受压力 p 作用时,膜片的另一面(应变计粘贴面)上的径向应变 ε r 和切向应变 ε t 为
式中: R 为平膜片工作部分半径; h 为平膜片厚度; E 为膜片的弹性模量; μ 为膜片的泊松系数; x 为任意点离圆心的径向距离。
图2-34 膜片受力时的应变分布和应变计粘贴
在膜片中心即 x =0处, ε r 和 ε t 均达到正的最大值,即
而在膜片边缘,即 x = R 处, ε t =0,而 ε r 达到负的最大值(最小值),即
如图2-35所示,组合式压力传感器通常用于测量小压力。波纹膜片、膜盒、波纹管等弹性敏感元件感受压力后,推动推杆使梁变形。电阻应变计粘贴于梁的根部感受应变。因为悬臂梁刚性较大,所以这种组合可以克服稳定性较差,滞后较大的缺点。
图2-35 组合式压力传感器