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影响压力传感器形变的因素

2025-04-22 17:25:06

次

影响应变式压力传感器形变的因素涉及材料特性、结构设计、外部负载及环境条件等多方面，传感器厂家为系统化分析：

传感器厂家

一、结构设计

梁式结构（悬臂梁/双孔梁）：形变量较大（50~200 μm），灵敏度高；

轮辐式/柱式结构：形变量小（10~50 μm），抗偏载能力强。

应力集中设计：通过凹槽或孔洞优化，使应变集中在贴片区域，降低整体形变。

全桥电路设计（4片应变片）比半桥电路灵敏度提高2倍，同时通过对称布局抵消非轴向力干扰（如弯矩、侧向力）。

二、外部负载特性

静态负载：长期恒定力导致蠕变累积（如10 kN静态负载下，铝合金弹性体月形变增量≈2 μm）；

动态负载：高频交变载荷引发疲劳形变（10⁶次循环后，形变量可能增加0.5%~1%）。

偏载（侧向力或扭矩）会导致局部应力集中，使实际形变量超出设计值：

10%侧向力可能使柱式压力传感器形变误差达1%~3%；

轮辐式压力传感器通过对称结构将偏载形变误差抑制在0.1%以内。

瞬时过载（>150% FS）可能使弹性体发生塑性变形，导致长期形变（如10kN压力传感器受15kN冲击后，残余形变≈50 μm）。

三、环境因素

直接热膨胀：温度每变化10℃，钢制弹性体形变量≈12 μm/m（可通过双金属补偿片减少至<1 μm/m）；

温度梯度：弹性体局部受热不均导致弯曲形变（如顶部与底部温差5℃时，形变偏差≈10 μm）。

湿气渗透引起应变片基底膨胀（如环氧树脂吸湿后膨胀率≈0.1%），导致附加形变；

腐蚀性环境使弹性体表面粗糙度增加，局部应力集中形变提升20%~50%。

高频振动（>1 kHz）引发共振，形变量放大3~5倍；

阻尼结构（如橡胶垫）可将振动形变降低至10%以下。