Un elemento sensible de material elástico en el sensor. En el proceso de trabajo del sensor, los elementos sensibles elásticos se utilizan a menudo para convertir los parámetros medidos como fuerza, presión, par y vibración en números de deformación o desplazamientos, y luego se utilizan varios elementos de conversión para convertir los números de deformación o desplazamientos en electricidad.

La forma del elemento sensible elástico puede ser un cilindro macizo o hueco, un anillo circular de igual sección transversal, una viga en voladizo de igual sección transversal o igual resistencia, un tubo de torsión, etc., o un tubo de resorte (tubo de Bourdon), diafragma, diafragma, fuelles, etc., cilindro de pared delgada, hemisferio de pared delgada, etc. El sensor elástico ocupa una posición muy importante en el sensor y su calidad afecta directamente el rendimiento y la precisión del sensor. En muchos casos, es incluso la parte central del sensor.

Las características básicas de los componentes sensibles elásticos se pueden caracterizar por rigidez y sensibilidad. La rigidez es una descripción cuantitativa de la deformación del elemento sensible elástico bajo la acción de una fuerza externa, es decir, la fuerza (o presión) requerida para producir un desplazamiento unitario. La sensibilidad es el recíproco de la rigidez, que representa la magnitud de la deformación del elemento sensible elástico por unidad de fuerza (o presión).

Los materiales elásticos reales generalmente tienen histéresis elástica y efectos secundarios elásticos en diversos grados. Histéresis elástica significa que la curva de desplazamiento del material elástico no se superpone durante las carreras positivas y negativas de carga y descarga, formando un bucle de histéresis elástica, es decir, cuando la carga aumenta o disminuye al mismo valor, existe una diferencia entre los desplazamientos (en la figura ).

La existencia de histéresis elástica indica que el trabajo realizado por la fuerza externa no se libera completamente durante el proceso de descarga, y la energía consumida en un ciclo de carga y descarga es equivalente al área rodeada por el bucle de histéresis. Efecto posterior elástico significa que después de que la carga deja de cambiar, el elemento elástico continuará produciendo un desplazamiento similar a la fluencia dentro de un período de tiempo, también conocido como fluencia elástica.

Estos dos fenómenos aparecen en el proceso de trabajo del elemento elástico, la consecuencia es que se reduce el factor de calidad del elemento y se provocan el error de medición y la deriva del cero, que deben minimizarse en el diseño del sensor.

Antes de diseñar el sensor, primero debe elegir el material del elemento elástico con buen rendimiento. El material de componente elástico ideal debe tener alta resistencia, coeficiente de módulo elástico de baja temperatura, bajo coeficiente de expansión térmica, buen rendimiento de procesamiento mecánico e isotropía, buena resistencia a la oxidación y corrosión, y pequeña histéresis elástica.

Sin embargo, debe cumplir con los requisitos anteriores en el Al mismo tiempo, el material elástico es difícil y solo se puede considerar de manera integral de acuerdo con las condiciones de uso del sensor. Los materiales para componentes elásticos incluyen aleaciones elásticas, cuarzo, cerámica y silicio semiconductor. Las aleaciones elásticas de uso común se dividen en aleaciones de alta elasticidad y aleaciones de elasticidad constante.

En primer lugar, se utilizaron aleaciones de alta elasticidad a base de cobre, como el latón, el bronce fosforoso, el cobre titanio y el bronce berilio. Debido a la baja resistencia a altas temperaturas y a la corrosión de las aleaciones a base de cobre, las aleaciones de alta elasticidad a base de hierro y níquel las han reemplazado gradualmente en algunas aplicaciones. Tienen las ventajas de alta elasticidad, baja histéresis y resistencia a la corrosión.

La desventaja de las aleaciones de alta elasticidad es que el coeficiente de temperatura del módulo elástico es grande, lo que trae consigo importantes errores de temperatura. Por lo tanto, los componentes sensibles a la presión (ver sensores de presión) generalmente usan materiales de aleación elástica constante.

En un cierto rango de temperatura, el módulo elástico del coeficiente de temperatura de la aleación de módulo constante es pequeño, típicamente 10 × ± 10 – . 6 / deg.] C (por ejemplo, Ni42CrTiA1). La aleación ideal de elasticidad constante a alta temperatura es una aleación a base de niobio. Se caracteriza por una elasticidad constante y no magnética (es decir, un coeficiente de temperatura bajo), un módulo elástico bajo (es decir, se puede obtener una rigidez baja, una sensibilidad alta), una resistencia alta y una resistencia a la corrosión.

El cuarzo también es un excelente material de componente elástico, su histéresis es solo 1/100 de la mejor aleación elástica y su coeficiente de expansión lineal térmica es 1/30. Antes de que se rompa la cerámica, la relación tensión-deformación siempre permanece lineal, lo que es más adecuado para fabricar componentes elásticos resistentes a altas temperaturas.