2.2Чувствительные элементы датчиков давления

Чувствительные элементы определяются упругой характеристикой, чувствительностью, жесткостью, эффективной площадью (для мембран и сильфонов), резонансными частотами и точностью преобразования измеряемого параметра.

Упругой характеристикой принято называть зависимость между перемещением λ определенной (измерительной) точки упругого элемента и величиной нагрузки Р (давление). Конструкция, способ заделки и вид нагружения упругого элемента определяют его характеристику, которая может быть линейной и нелинейной, возрастающей или затухающей.

Нелинейностью η характеристики называют наибольшее отклонение Δmax действительной характеристики (полученной экспериментально) от теоретической линейной, отнесенное к наибольшему перемещению измерительной λmax точки упругого элемента, обычно выражаемое в процентах:

Чувствительность S упругого элемента является одним из основных его параметров и выражается отношением:

Для упругих элементов с линейной характеристикой:

Понятие эффективной площади вводят для мембран и сильфонов:

где Q – сила, которую развивает мембрана или сильфон в измерительной точке под воздействием давления р.

Эффективную площадь определяют по приближенным формулам.

Резонансные частоты колебаний упругих элементов датчиков в значительной степени определяют их динамические характеристики и запаздывание в преобразовании измеряемого давления. В практике резонансные частоты определяют в основном экспериментальным путем.

Типы упругих элементов

Таблица 1

Типы упругих элементов.Конструктивная схема	Наименование	Тип датчика Расчетные зависимости Габаритные размеры, мм
	Балка, заделанная с двух сторон	Тензорезисторные датчики контактных давлений: ; h = 0.1 - 0.3 , l = 2 - 5 , b = 2 - 4
	Цилиндрическая пружина сжатия	Гальваномагнитные датчики давления. , где С – жесткость; n – число рабочих витков. Dср = 2 - 3 ,d = 0.1 - 0.2 ,h = 6 -15
	Струна	Частотные датчики давления ;; d = 0.05 - 0.2 , l = 40 – 100

Продолжение таблицы 1

Конструктивная схема	Наименование	Тип датчика Расчетные зависимости Габаритные размеры, мм.
	Плоская мембранная плита, выполненная за одно целое с корпусом датчика.	Применяется в емкостных датчиках, рассчитанных на высокие давления. D=11 , h=1
	Плоская мембранная плита с жестким центром.	Емкостные на высокие давления. D=11 , d=1 - 2 , h=1
	Плоская мембрана, защемленная с двух сторон в корпус датчика.	Полупроводниковые Датчики давления D=2.5 - 10 , h=0.2 - 05
	Плоская сварная мембрана	Тензорезисторные, гальваномагнитные и емкостные датчики давления. D=5 - 20 , h=0.1 - 0.4
	Плоская мембрана с выпуклым жестким центром.	Тензорезисторные датчики контактных давлений D=2.5 - 4 , h=0.1- 0.2