Расчет чувствительного элемента (плоской мембраны)

Рис. 1.4. Схематическая 3D модель распределения нагрузок

в системе элементов мембрана-мембрана

Для данного датчика измерительной величиной есть сила, которая действует на плоскую мембрану.

 

Зададим необходимые конструктивные параметры упругого элемента.

1. плоская мембрана с передающим штоком (рис 1.1);

2. сила приложенная в центр F= H;

3. рабочий радиус r=0.020 м;

4. толщина мембраны h=0.002 м;

5. материал, из которого изготавливается чувствительный элемент - сплав стали с модулем упругости Е=2.1·10¹¹ Па.

6. Расстояние от центра мембраны до середины тензорезистора x=0,009 м;

 

Расчет деформаций мембраны проводится для определения зон наибольшего растяжения и сжимания (где диаметральные и тангенциальные моменты имеют максимальные отрицательные и положительные значения), т.к. именно в этих местах клеятся тензорезисторы.

Относительные деформации мембраны разделяются на диаметральную и радиальную и рассчитываются по следующим формулам:

Окружная деформация:

Рис.1.5.Окружная относительная деформация

 

Радиальная деформация:

Рис. 1.6. Радиальная относительная деформация

 

 

Проведя исследование параметров упругого элемента в системе MathCAD мы пришли к выводу, что оптимальное расстояние для наклеивания тензорезисторов необходимо принять 0,009 м, т.к. именно там мостовая схема работает на достаточной точности.