輪輻壓力傳感器的形變量通常在微米(μm)至亞毫米級(jí)別,具體數(shù)值取決于傳感器的設(shè)計(jì)參數(shù)、材料特性及量程范圍。以下是詳細(xì)分析。

1. 形變量典型范圍
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量程與形變量關(guān)系:
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大量程壓力傳感器(如10噸以上):形變量較小,通常在 幾十微米至100微米(0.01–0.1 mm)之間。
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小量程壓力傳感器(如1噸以下):形變量可能稍大,約為 100–300微米(0.1–0.3 mm)。
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典型示例:
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一款10噸量程的輪輻壓力傳感器,形變量可能為 0.05–0.1 mm。小型傳感器(如500 kg量程)可能達(dá)到 0.2–0.3 mm 的形變。
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2. 影響形變量的關(guān)鍵因素
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材料彈性模量:
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不銹鋼(常用材料)彈性模量約為 200 GPa,形變量小但強(qiáng)度高。
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鋁合金(輕量化設(shè)計(jì))彈性模量約 70 GPa,相同載荷下形變量更大。
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結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):
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輪輻厚度、長(zhǎng)度及幾何形狀優(yōu)化可調(diào)節(jié)靈敏度與形變量。
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對(duì)稱輪輻結(jié)構(gòu)(如十字形、米字形)分散應(yīng)力,減少局部形變。
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量程與靈敏度平衡:
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高靈敏度傳感器需更大形變,但需在彈性極限內(nèi)(通常小于材料屈服強(qiáng)度的30%)。
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3. 形變與測(cè)量原理
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應(yīng)變片技術(shù):多數(shù)輪輻測(cè)力傳感器通過貼附應(yīng)變片檢測(cè)形變,微小形變(如1–3微應(yīng)變)即可產(chǎn)生可測(cè)電阻變化。
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線性度要求:形變量需嚴(yán)格控制在彈性變形區(qū),確保輸出信號(hào)與載荷線性相關(guān)(誤差通常小于0.1% FS)。
4. 實(shí)際應(yīng)用中的考量
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動(dòng)態(tài)響應(yīng):微小形變(微米級(jí))利于高頻動(dòng)態(tài)測(cè)量,減少機(jī)械遲滯。
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長(zhǎng)期穩(wěn)定性:過大的形變可能加速材料疲勞,影響壽命。
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溫度補(bǔ)償:需通過結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或電路補(bǔ)償?shù)窒麩崤蛎浶?yīng)(如不銹鋼熱膨脹系數(shù)約 12 ppm/°C)。
5. 參考數(shù)據(jù)
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工業(yè)傳感器示例:
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量程50 kN:形變量約 0.08 mm(80 μm)。
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量程5 kN:形變量約 0.15 mm(150 μm)。
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高精度型號(hào):部分實(shí)驗(yàn)室級(jí)傳感器形變量可低至 10–30 μm,采用特殊合金或復(fù)合材料。



