应变管式压力传感器

传感器课程设计

说明书

设计题目：应变管式测压传感器

专业：电子工程系测控技术与仪器学号

设计者

指导教师：孟立凡

完成时间：2013年5月

学校名称：中北大学

一． 设计任务书

1.设计题目： 设计一个应变式测压传感器

2.设计目的：1)通过课程设计，综合运用传感器的基本原理和一修课程的

理论与相关知识、掌握课程设计的一般规律。培养运用所学知

识解决实际问题的能力、把实际问题联系到所学相关课程上

来。

2)通过课程设计培养空间想象能力培养良好的遇到问题自己

查找相关资料来解决问题的科学研究习惯，学会使用规范的

学科语言进行表述。

3)培养严谨的工作作风。

3.原始数据：

〈1〉、满量程压力 200kg.f/cm 2(20Mpa ))

〈2〉、最大应变 1000-1500με

〈3〉、连接用螺纹 M16×1.5

〈4〉、最大外径 Φ24mm

〈5〉、应变管固有频率在10KHz 以上

〈6〉、供桥电压 3V

4.设计要求: 1)传感器转配图一张（A3纸）

2)零件图三张 （A3纸）

3)设计说明书一份。

二、设计内容：

1．方案论证结构选择

结合所学的波比圆筒式应变压力传感器、可选择此结构、该传感器主

要用来测量液体压力，当被侧压力P 进入应变管内时，是桶发生变形、考

虑到产品实际应用及应变管的安全性和准确性，应设计一个套筒和被测液

体连接的螺纹。

2．应变管的设计与计算

(1) 材料选择

根据原始数据分析选择：Qbe2 E= 1.31×105Mpa σb =1250 Mpa

安全系数 n=5 许用应力: [σ]=250 Mpa 材料密度:ρ=8.23g/cm 3

(2)应变管设计

根据所给技术要求及薄壁圆筒的理论，

设计应变管的相关数据如下

h=0.6， d0=9 ， d1=10.2，

L1=8, h1=7, L2=7,

Lw=9, L3+Lm=7

① 环向应力 h

pd x 20=σ=150Mpa

② 轴向应力 h

pd t 40=σ=75Mpa

③ 合成应力

[]σσσσ≤+=22max x y =167.7Mpa<[σ]=250Mpa

④ 大应变值

E σε≈=

65101031.17.167⨯⨯με=1280με （1000με<1280με<1500με）

⑤ 有效工作长度 g w L h

d L )5.1~2.1(25.20+==7.71～8.61

取Lw=9 Lg=3mm 应变片的长度3mm

⑥ 螺纹强度校核 按仪器零件螺纹强度校核连接螺纹的长度

[]47.0250

6.05.175.0164/16204/22=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⨯⨯⨯≥ππτππμb D D P 取4μ=

⑦ 应变管固有频率 KHZ HZ P E L f 101364823

.831.13813.013.0>=== (g W L L L L L +++=21）

⑧ 最大输出电压 V K Ux U 6010192012802325.04

1-⨯=⨯⨯⨯==ε 3、套筒的设计

套筒只需满足与传感器保持一定间隙且壁厚做出螺纹即可，可选壁厚

为3mm ，外径为20mm ，内径为14mm ， 长度为34mm ，套筒上孔径为3mm ，

具体见零件图

4、挡板的设计

为减小对结果的影响应使挡板较小，可设计长为15mm ，宽为5mm ，孔

径应略大于螺柱取3.5mm ，厚度为1mm ，具体尺寸见零件图

三、参考资料

《机械设计》 纪名刚 主编 高等教育出版社

《传感器原理及技术》 孟立凡、蓝金辉 主编 国防工业出版社

《机械设计课程设计手册》 吴宗泽、罗圣国 主编 高等教育出版社