在許多測(cè)量?jī)x表和自動(dòng)裝置中，經(jīng)常需要采用高靈敏度或低剛度的彈性元件。這些彈性元件的變形與作用在它們上面的壓力或壓力差保持一定的函數(shù)關(guān)系。這些彈性元件統(tǒng)稱為壓力彈性敏感元件，其中最常用的是膜片、膜盒、波紋管和彈簧管。
一、膜片與膜盒的結(jié)構(gòu)、類型和應(yīng)用
膜片如圖3.27所示，是由金屬或非金屬薄膜或薄片制成的彈性元件，一般呈圓形�？衫善狡�(團(tuán)s)域波紋視圖(b))，膜片在邊緣固定，因此在氣體或液體的壓力差或集中力的作用下，膜片將產(chǎn)生變形，使剛性中心產(chǎn)生位移，然后傳遞給指針或執(zhí)行機(jī)構(gòu)，供測(cè)量和控利用。
在精度要求較高的壓力測(cè)量?jī)x表中，如飛機(jī)上的高度表和工業(yè)用的精密壓力檢測(cè)儀表中，都是采用膜片作為敏感元件。此外，膜片還可用作隔離兩種流體、彈性密封、彈性支承等。圖3.28所示的差壓變送器中，膜片是作彈性密封，兼作彈性鉸鏈支承。膜片材料分為金后和非金屆兩種，金屆材料主要有黃銅、錫青銅、鋅白銅、鐵青銅和不銹鋼等非金屆材料主要有橡膠、塑料卡普隆和石英等。波紋膜片大多用金屆材料制造。
膜片測(cè)量壓力的范圍很寬，可以從幾毫米水柱到幾百個(gè)大氣壓，膜片邊緣要求固定可靠，以避免固定件與膜片間產(chǎn)生滑動(dòng)，因?yàn)檫吘壔瑒?dòng)引起的彈性滯后比材料本身的彈性滯后大得多。圖3.29為采用切削方法制成的整體平膜片，它可以明顯地減少膜片的滯后誤差。波紋膜片具有環(huán)狀波紋，靈敏度較大，改變其波紋形狀及尺寸能調(diào)節(jié)膜片的特性，因此，波紋膜片比平膜片的應(yīng)用更為廣泛。
波紋膜片主要形狀見圖3.30在相同壓力下，正弦波紋膜片產(chǎn)生的位移大，鋸齒形波紋的位移最小，但線性最好，在儀器儀表中，這兩種膜片應(yīng)用得最廣。波紋膜片常因結(jié)構(gòu)需要而制成帶邊緣波紋的膜片。邊緣波紋是指膜片邊緣的波紋與膜片中部的波紋形狀和尺寸不同常見的邊緣波紋形狀有圓柱形(圖3.31(a)卯圓環(huán)形(圖3.31(b))。膜片制成帶邊緣波紋后其中心位移可增大約3.5倍。并且可用改變邊緣波紋的形狀及其與中部波紋的相對(duì)位置的辦法來改變膜片的特性，使其滿足使用要求。圖3.3l(c)康示邊緣波紋對(duì)膜片特性所產(chǎn)生的兩種不同影響；即邊緣波紋的非固定端在壓力下產(chǎn)生的徑向位移給中部波紋一附加壓力，則使膜片的剛度減少，反之，波紋膜片剛度增加。
為了提高膜片的靈敏度據(jù)大位移星席把兩片膜片的邊緣加以焊接，制成膜盒，或?qū)讉�(gè)膜盒聯(lián)接起來而成膜盒組。圖3—32為膜盒的典型結(jié)構(gòu)形式。圖中(n購(gòu)壓力膜盒(內(nèi)腔與被測(cè)壓力相通，用以測(cè)內(nèi)外壓力差)；(b)為真空膜怠內(nèi)腔真空，測(cè)量絕對(duì)壓力)：(c)偽填充式膜盒內(nèi)腔充滿氣體，如氮?dú)饣蝻柡驼羝颐颜羝萀可用作某些溫度表和溫度調(diào)節(jié)器中的靈敏元件。
二、平膜片的計(jì)算
平膜片常用于將流體壓力轉(zhuǎn)變?yōu)槟て奈灰苹蚣辛�。在使用時(shí)又分為小位移和大位移兩種情況。
三、波紋膜片的計(jì)算
膜片用作儀表的靈敏元件時(shí)，一般要求其位移與壓力或者與壓力有一定函數(shù)關(guān)系的參數(shù)(如高度、速度)成正比。設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)膜片所受的壓力、允許的遲滯誤差和特性的非線性度選取標(biāo)準(zhǔn)膜片。若標(biāo)準(zhǔn)膜片不符合使用要求，就要根據(jù)己知條件進(jìn)行計(jì)算，確定膜片的參數(shù)。
1．對(duì)壓力呈非線性特性的波紋膜片
波紋膜片的特性一般與材料的性質(zhì)、波紋形狀、膜片參數(shù)等有關(guān)。實(shí)驗(yàn)證明紋膜片的特性是非線性的。
2．對(duì)壓力呈線性特性的波紋膜片
研究結(jié)果表明：只要波紋膜片的參數(shù)選擇適當(dāng)，就可以得到線性特性
四、膜片的集中力和有效面積
膜片受壓后，剛性工作中心將產(chǎn)生位移，并將該位移傳遞給儀表指針或執(zhí)行機(jī)構(gòu)供測(cè)量和控利用。但在傳遞位移的同時(shí)，需要克服傳動(dòng)阻力，否則儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)將無法正常工作，因此為了計(jì)算阻力對(duì)儀表或執(zhí)行機(jī)構(gòu)精度的影響，在設(shè)計(jì)膜片時(shí)，還需要計(jì)算出膜片的集中力。（本文來源：正航儀器）http://ggswu.com
