《感器技术及应用》第3讲 传感器敏感结构的力学特性[精品]

3.2.1 刚度与柔度
dx S dF
柔度(灵敏度)
x
x
dF K dx
刚度
F
O
弹性体
x F
x
F
F
3.2.2 弹性滞后
x
xi
卸载 加载
Fi
F
3.2.3 弹性后效与蠕变
x
x x
x x x
//
/
0
t
t
t
F F
O
F
t >>t
F
3.2.4 弹性材料的机械品质因数
A 1
2 2 1 2 n n n 2
r rer re V wer ve

x
3.2.6 应变描述
L' L L
L L
3.2.6 应变描述
π ' ' 2
3.2.6 应变描述
u x x v y y w z z u v xy y x v w yz z y w u zx x z
2. 说明弹性敏感元件的刚度、弹性滞后、弹性 后效、蠕变的物理意义。通过实例进行说明。 3. 分析弹性敏感元件的热特性。
第3讲：基本弹性敏感元件的力学特性
3.1 概 述
3.2 弹性敏感元件的基本特性
3.3 基本弹性敏感元件的力学特性
3.4 弹性敏感元件的材料
3.1 概 述
弹性元件 ? 弹性变形
弹性元件的特性
3.2.7 应力描述 (直角坐标系 边界条件)
C N z
σ τ σ
y yx
x
τ
ZN
xy
X N x l xy m xz n YN yxl y m yz n Z N zx l zy m z n
τ τ
YN
yz
xz
ES Q 2π Ec
1 2 n n Q 2 1 Q
3.2.5 位移描述 弹性敏感元件的位移(直角坐标系)

r xi yj zk
z z+w z
V ui vj wk

V r
0 x x+u x
y
y+v y
3.2.5 位移描述
y
弹性敏感元件的位移
(平面极坐标系)
P
XN
zy
τ
zx
B
τ
0 A
σ
z
y
x
3.2.8 广义胡克定律 (Robert Hooke)
胡克——1635～1703，1678年弹性定律发表在他的 讲演集《态势的恢复》(针对典型弹性体) 科西1822年引入“应力”“应变”及G.格林的改进 后才具有现代形式
3.2.8 广义胡克定律
牛顿——万有引力的思考
一般特性
位移、应变、应力特性 固有振动特性 其他特性
3.1 概 述
常用弹性敏感元件(1)
3.1 概 述
常用弹性敏感元件(2)
真空膜盒
3.1 概 述
常用弹性敏感元件(3)
3.1 概 述
常用弹性敏感元件(4)
3.1 概 述
常用弹性敏感元件(5)
3.1 概 述
常用弹性敏感元件(6)
zx
z
直角坐标系
τ
zy
x, y, z
xy , yz , zx
xy , yz , zx
z
τ
τ
xz
a
yz
σ
P
τ
x
xy
τ
σ
yx
B
y
1 , 2 , 3 6, 4, 5
x
A 0
y
3.2.7 应力描述
对于硅压阻效应
x, y, z
1 , 2 , 3
2u 2v 2w f x , wenku.baidu.com y , f z : 2 , 2 , 2 t t t
3.2.7 应力描述
(平面极坐标系)——力平衡
1 f 0 1 2 f 0
3.2.8 广义胡克定律
D C T x y z xy yz zx T x y z xy yz zx
1 1 C E 1 1 1 D 2(1 ) 2(1 ) 2(1 )
第3讲：基本弹性敏感元件的力学特性
3.1 概 述
3.2 弹性敏感元件的基本特性
3.3 基本弹性敏感元件的力学特性
3.4 弹性敏感元件的材料
3.2 弹性敏感元件的基本特性
3.2.1 刚度与柔度 3.2.2 弹性滞后 3.2.3 弹性后效与蠕变 3.2.4 弹性材料的机械品质因数 3.2.5 位移描述 3.2.6 应变描述 3.2.7 应力描述 3.2.8 广义虎克定律 3.2.9 固有谐振频率 3.2.10 弹性元件的热特性
yz , zx , xy 4 , 5 , 6
3.2.7 应力描述
弹性敏感元件的应力(平面极坐标系)
r , r
σ
σr σr σr
0
d
dr
r
3.2.7 应力描述
(直角坐标系)——力平衡
x yx zx f x 0 x y z xy y zy f y 0 x y z xz yz z fz 0 x y z xy yx yz zy zx xz
3.2.6 应变描述 (平面极坐标系)
w r r w v r r v w v r r r r
y
x
3.2.7 应力描述

S lim
A 0
Q A

3.2.7 应力描述
C
σ τ
课 程 内 容
第1讲：绪 论 第2讲：传感器的输入输出特性 第3讲：传感器敏感结构的力学特性 第4讲：几种典型的模拟式传感器 第5讲：谐振式传感器 第6讲：发展中的传感器新技术 第7讲：总 结

第3讲：传感器敏感结构的力学特性
思考题(第3讲)
1. 在物理量传感器中，可以利用弹性敏感元件
的哪些物理特性？举例说明(2个)。