上海交通大学学报 ›› 2023, Vol. 57 ›› Issue (3): 264-272.doi: 10.16183/j.cnki.jsjtu.2021.281
所属专题: 《上海交通大学学报》2023年“机械与动力工程”专题
收稿日期:
2021-08-04
接受日期:
2021-10-25
出版日期:
2023-03-28
发布日期:
2023-03-30
通讯作者:
雷华明,博士,高级工程师,电话(Tel.):021-34204392;E-mail: 作者简介:
赵 昭(1988-),硕士生,主要从事电子传感系统的设计与开发.
Received:
2021-08-04
Accepted:
2021-10-25
Online:
2023-03-28
Published:
2023-03-30
摘要:
为研究差压式电容传感器测量膜片的受压变形,将经典的von Kármán薄板理论应用于受有预张力作用的弹性圆薄板问题,采用同伦分析法给出近似解析解.将求解结果与有限元软件ANSYS的仿真结果进行对比,表明两者吻合度较高.预张力大小对膜片在受压情况下的变形影响较大,从而影响传感器的电容输出特性.利用传感器性能测试验证了预张力对传感器非线性特性的影响.结果表明:选择合适的预张力可以有效提升传感器的线性度,适当降低膜片厚度可以提高输出的灵敏度.分析结果对差压式电容传感器的膜片设计具有重要的参考价值.
中图分类号:
赵昭, 雷华明. 差压式电容传感器膜片的变形分析与优化设计[J]. 上海交通大学学报, 2023, 57(3): 264-272.
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表4
不同膜厚和不同挠度线性偏差下的灵敏度和输出非线性误差
h/mm | δ= 5% | δ= 1% | |||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
低压端 灵敏度/(pF·Pa-1) | 高压端 灵敏度/(pF·Pa-1) | 非线性 误差/% | 低压端 灵敏度/(pF·Pa-1) | 高压端 灵敏度/(pF·Pa-1) | 非线性 误差/% | ||
0.02 | 0.039 4 | -0.016 8 | 0.86 | 0.018 3 | -0.011 3 | 0.15 | |
0.03 | 0.030 8 | -0.015 0 | 0.94 | 0.015 1 | -0.010 0 | 0.17 | |
0.04 | 0.025 8 | -0.013 7 | 0.95 | 0.013 2 | -0.009 1 | 0.18 | |
0.05 | 0.022 4 | -0.012 6 | 0.94 | 0.011 7 | -0.008 4 | 0.18 |
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