彈性形變型感壓元件是壓差計(jì)(及各類(lèi)壓力測(cè)量?jī)x表)中最核心的部件之一,其核心原理是利用彈性材料在壓力(或壓差)作用下產(chǎn)生可預(yù)測(cè)的、穩(wěn)定的形變,再通過(guò)機(jī)械傳動(dòng)、電學(xué)轉(zhuǎn)換等方式將形變轉(zhuǎn)化為可讀取的測(cè)量信號(hào)。這類(lèi)元件的特點(diǎn)可從材料特性、工作性能、適用場(chǎng)景等多個(gè)維度總結(jié),具體如下:
這是其最本質(zhì)的特點(diǎn),所有優(yōu)勢(shì)和局限均圍繞此展開(kāi):
形變可逆且穩(wěn)定:在設(shè)計(jì)的壓力范圍內(nèi),元件受壓力作用發(fā)生形變后,移除壓力可wan全恢復(fù)原狀(彈性恢復(fù)),且多次形變后性能幾乎無(wú)衰減,確保長(zhǎng)期測(cè)量的重復(fù)性。
形變與壓力呈線(xiàn)性關(guān)系(理想狀態(tài)):在額定壓力區(qū)間內(nèi),彈性材料的形變量(如位移、彎曲度、拉伸量)與所受壓力(或壓差)近似成正比,便于校準(zhǔn)和信號(hào)轉(zhuǎn)換,測(cè)量精度較高。
依賴(lài)材料彈性極限:一旦壓力超過(guò)元件的 “彈性極限",材料會(huì)發(fā)生yong久變形(塑性形變),導(dǎo)致元件損壞、測(cè)量失效,因此必須匹配被測(cè)壓力的范圍。
元件的性能高度依賴(lài)所用彈性材料,主流材料需滿(mǎn)足以下要求,這也決定了其核心特點(diǎn):
彈性形變型感壓元件根據(jù)結(jié)構(gòu)不同可分為多種類(lèi)型(如彈簧管、膜片、膜盒、波紋管等),不同結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)不同性能特點(diǎn),但整體具有以下共性?xún)?yōu)勢(shì)與局限:
由于上述特點(diǎn),彈性形變型感壓元件廣泛應(yīng)用于對(duì)可靠性、成本、環(huán)境適應(yīng)性要求較高,而對(duì)Ji致精度和響應(yīng)速度要求不苛刻的場(chǎng)景:
工業(yè)過(guò)程控制:如 HVAC 系統(tǒng)(測(cè)量風(fēng)道壓差)、液壓 / 氣壓系統(tǒng)(監(jiān)測(cè)管路壓差)、過(guò)濾器堵塞報(bào)警(通過(guò)進(jìn)出口壓差判斷)。
民用與通用領(lǐng)域:如燃?xì)獗韷翰畋O(jiān)測(cè)、空調(diào)過(guò)濾網(wǎng)壓差指示、實(shí)驗(yàn)室低精度壓差測(cè)量。
惡劣環(huán)境場(chǎng)景:如化工車(chē)間腐蝕性氣體壓差測(cè)量(用陶瓷膜片)、冶金行業(yè)高溫?zé)煔鈮翰顪y(cè)量(用耐高溫合金彈簧管)。
綜上,彈性形變型感壓元件的核心特點(diǎn)可概括為 “以彈性材料的穩(wěn)定可逆形變?yōu)榛A(chǔ),結(jié)構(gòu)可靠、成本低、適用范圍廣,但精度和響應(yīng)速度受機(jī)械特性限制",是工業(yè)和民用壓差測(cè)量中zui基礎(chǔ)、zui常用的技術(shù)方案之一。