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?電阻應(yīng)變片式稱(chēng)重傳感器技術(shù)原理
時(shí)間: 2024-04-02 17:11:01 瀏覽次數(shù)：
電阻應(yīng)變片式稱(chēng)重傳感器廣泛應(yīng)用油田、汽車(chē)、起重機(jī)械、建設(shè)、建材、機(jī)械加工、熱電、軍工、交通等領(lǐng)域，是一種常用的稱(chēng)重傳感器產(chǎn)品，產(chǎn)品具有性能穩(wěn)定、靈敏度高、維護(hù)簡(jiǎn)便、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。大家對(duì)電阻應(yīng)變片式稱(chēng)重傳感器技術(shù)原理都了解過(guò)嗎?下面由深圳市精誠(chéng)埔科技就來(lái)具體介紹一下技術(shù)原理。
一、概述
對(duì)于電阻應(yīng)變片式稱(chēng)重傳感器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“稱(chēng)重傳感器”)來(lái)說(shuō)，彈性體的結(jié)構(gòu)形狀與相關(guān)尺寸對(duì)稱(chēng)重傳感器性能的影響極大?？梢哉f(shuō)，稱(chēng)重傳感器的性能主要取決于其彈性體的形狀及相關(guān)尺寸。如果稱(chēng)重傳感器的彈性體設(shè)計(jì)不合理，無(wú)論彈性體的加工精度多高、粘貼的電阻應(yīng)變片的品質(zhì)多好，稱(chēng)重傳感器都難以達(dá)到較高的測(cè)力性能。因此，在稱(chēng)重傳感器的設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)彈性體進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。
彈性體的設(shè)計(jì)基本屬于機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的范圍，但因測(cè)力性能的需要，其結(jié)構(gòu)上與普通的機(jī)械零件和構(gòu)件有所不同。一般說(shuō)來(lái)，普通的機(jī)械零件和構(gòu)件只須滿足在足夠大的安全系數(shù)下的強(qiáng)度和剛度即可，對(duì)在受力條件下零件或構(gòu)件上的應(yīng)力分布情況不必嚴(yán)格要求。然而，對(duì)于彈性體來(lái)說(shuō)，除了需要滿足機(jī)械強(qiáng)度和剛度要求以外，必須保證彈性體上粘貼電阻應(yīng)變片部位(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“貼片部位”)的應(yīng)力(應(yīng)變)與彈性體承受的載荷(被測(cè)力)保持嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系;同時(shí)，為了提高稱(chēng)重傳感器測(cè)力的靈敏度，還應(yīng)使貼片部位達(dá)到較高的應(yīng)力(應(yīng)變)水平。
由此可見(jiàn)，在彈性體的設(shè)計(jì)過(guò)程中必須滿足以下兩項(xiàng)要求：
(1)貼片部位的應(yīng)力(應(yīng)變)應(yīng)與被測(cè)力保持嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系;
(2)貼片部位應(yīng)具有較高的應(yīng)力(應(yīng)變)水平。
為了滿足上述兩項(xiàng)要求，在稱(chēng)重傳感器的彈性體設(shè)計(jì)方面，經(jīng)常應(yīng)用“應(yīng)力集中”的設(shè)計(jì)原則，確保貼片部位的應(yīng)力(應(yīng)變)水平較高，并與被測(cè)力保持嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以提高所設(shè)計(jì)稱(chēng)重傳感器的測(cè)力靈敏度和測(cè)力精度。
二、改善應(yīng)力(應(yīng)變)不規(guī)則分布的“應(yīng)力集中”原則
在機(jī)械零件或構(gòu)件的設(shè)計(jì)過(guò)程中，通常認(rèn)為應(yīng)力(應(yīng)變)在零件或構(gòu)件上是規(guī)則分布的，如果零件或構(gòu)件的截面形狀不發(fā)生變化，不必考慮應(yīng)力(應(yīng)變)分布不規(guī)則的問(wèn)題。其實(shí)，在機(jī)械零件或構(gòu)件的設(shè)計(jì)中，對(duì)于應(yīng)力(應(yīng)變)不規(guī)則分布的問(wèn)題并非不予考慮，而是通過(guò)強(qiáng)度計(jì)算中的安全系數(shù)將其包容在內(nèi)了。對(duì)于稱(chēng)重傳感器來(lái)說(shuō)，它是通過(guò)電阻應(yīng)變片測(cè)量彈性體上貼片部位的應(yīng)變來(lái)測(cè)量被測(cè)力的大小。若要保證貼片部位的應(yīng)力(應(yīng)變)與被測(cè)力保持嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)際上就是保證在稱(chēng)重傳感器受力時(shí)，彈性體上貼片部位的應(yīng)力(應(yīng)變)要按照某一規(guī)律分布。在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于彈性體貼片部位應(yīng)力(應(yīng)變)分布影響較大的因素主要是彈性體受力條件的變化。
彈性體受力條件的變化是指當(dāng)彈性體受力的大小不變時(shí)，力的作用點(diǎn)發(fā)生變化或彈性體與其相鄰的加載構(gòu)件和承載構(gòu)件的接觸條件發(fā)生變化。如果在彈性體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，未能考慮這一情況，就可能造成彈性體上應(yīng)力(應(yīng)變)分布的不規(guī)則變化。
當(dāng)筒式稱(chēng)重傳感器上、下端面均勻受力時(shí)，在彈性體貼片部位的整個(gè)圓周上應(yīng)力(應(yīng)變)的分布是均勻的。當(dāng)上、下兩個(gè)端面上受力情況發(fā)生變化后，力在兩個(gè)端面的作用情況不再是均勻分布的，這時(shí)彈性體貼片部位圓周上應(yīng)力(應(yīng)變)的分布情況就難以預(yù)料了。如果筒式稱(chēng)重傳感器彈性體的高度與直徑之比足夠大，彈性體貼片部位圓周上的應(yīng)力(應(yīng)變)基本上還是均勻分布。但是，在實(shí)際應(yīng)用中，通常很少能為稱(chēng)重傳感器提供較大的安裝空間位置，因而筒式稱(chēng)重傳感器彈性體的高度與直徑之比很難做到足夠大，彈性體貼片部位圓周上應(yīng)力(應(yīng)變)將不均勻分布，而且不均勻分布的情況隨彈性體受力情況的變化而改變。在這樣的條件下，彈性體貼片部位的應(yīng)力(應(yīng)變)與被測(cè)力不能保持嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將造成明顯的測(cè)力誤差。
為了減小由于彈性體受力條件的變化引起的測(cè)力誤差，有些傳感器設(shè)計(jì)者采取在筒式稱(chēng)重傳感器彈性體上增加貼片數(shù)量的方法，盡可能將彈性體上貼片部位圓周上應(yīng)力(應(yīng)變)分布不均勻的情況測(cè)量出來(lái)。這樣的處理方法有一定的效果，可以減小彈性體受力條件的變化引起的測(cè)力誤差。但這種方法畢竟是一種被動(dòng)的方法，增加的貼片數(shù)量總是有限的，還是很難把彈性體上貼片部位圓周上應(yīng)力(應(yīng)變)分布不均勻的情況全部測(cè)量出來(lái)，測(cè)力誤差減小的程度不夠顯著。
由于彈性體受力條件的變化引起的測(cè)力誤差的實(shí)質(zhì)是彈性體貼片部位圓周上的應(yīng)力(應(yīng)變)的不規(guī)則分布，如果能使彈性體貼片部位圓周上的應(yīng)力(應(yīng)變)分布受到一定條件的約束，迫使貼片部位的應(yīng)力(應(yīng)變)按照某一規(guī)律分布，因而使得彈性體貼片部位的應(yīng)力(應(yīng)變)與被測(cè)力基本保持嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，由此來(lái)減小因彈性體受力條件的變化引起的測(cè)力誤差。對(duì)于筒式稱(chēng)重傳感器來(lái)說(shuō)，在承載強(qiáng)度足夠的條件下，如果將彈性體貼片部位圓周上不貼片的部位挖空，使得應(yīng)力只能在未挖空的部位分布，大大改善了應(yīng)力(應(yīng)變)不規(guī)則分布的情況。或者說(shuō)，應(yīng)力(應(yīng)變)的不規(guī)則分布僅僅限于未挖空的部位，并且其不規(guī)則分布的程度不會(huì)很大。因此，在未挖空的部位粘貼電阻應(yīng)變片，就能使測(cè)得的應(yīng)力(應(yīng)變)與被測(cè)力基本保持嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
上述處理方法實(shí)際上出于這樣一個(gè)原理：通過(guò)某種措施，使彈性體上的應(yīng)力(應(yīng)變)集中分布在便于貼片檢測(cè)的部位，實(shí)現(xiàn)測(cè)得的應(yīng)力(應(yīng)變)與被測(cè)力基本保持嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以保證傳感器的測(cè)力精度。深圳市精誠(chéng)埔科技有限公司位于廣東深圳，是專(zhuān)業(yè)研發(fā)、銷(xiāo)售傳感器的企業(yè)。研發(fā)制造:力傳感器,微型傳感器,壓力傳感器,扭矩傳感器,拉壓力傳感器,力控儀表,放大器等產(chǎn)品。產(chǎn)品型號(hào)多，規(guī)格全，共10大系列，70多種型號(hào)，分鋁合金、不銹鋼、合金鋼等不同材質(zhì)，量程從30g-200t不同量程。如果您有需要，可以直接點(diǎn)擊我們的官網(wǎng)進(jìn)行在線了解。
一、概述
對(duì)于電阻應(yīng)變片式稱(chēng)重傳感器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“稱(chēng)重傳感器”)來(lái)說(shuō)，彈性體的結(jié)構(gòu)形狀與相關(guān)尺寸對(duì)稱(chēng)重傳感器性能的影響極大?？梢哉f(shuō)，稱(chēng)重傳感器的性能主要取決于其彈性體的形狀及相關(guān)尺寸。如果稱(chēng)重傳感器的彈性體設(shè)計(jì)不合理，無(wú)論彈性體的加工精度多高、粘貼的電阻應(yīng)變片的品質(zhì)多好，稱(chēng)重傳感器都難以達(dá)到較高的測(cè)力性能。因此，在稱(chēng)重傳感器的設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)彈性體進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)至關(guān)重要。
彈性體的設(shè)計(jì)基本屬于機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的范圍，但因測(cè)力性能的需要，其結(jié)構(gòu)上與普通的機(jī)械零件和構(gòu)件有所不同。一般說(shuō)來(lái)，普通的機(jī)械零件和構(gòu)件只須滿足在足夠大的安全系數(shù)下的強(qiáng)度和剛度即可，對(duì)在受力條件下零件或構(gòu)件上的應(yīng)力分布情況不必嚴(yán)格要求。然而，對(duì)于彈性體來(lái)說(shuō)，除了需要滿足機(jī)械強(qiáng)度和剛度要求以外，必須保證彈性體上粘貼電阻應(yīng)變片部位(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“貼片部位”)的應(yīng)力(應(yīng)變)與彈性體承受的載荷(被測(cè)力)保持嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系;同時(shí)，為了提高稱(chēng)重傳感器測(cè)力的靈敏度，還應(yīng)使貼片部位達(dá)到較高的應(yīng)力(應(yīng)變)水平。
由此可見(jiàn)，在彈性體的設(shè)計(jì)過(guò)程中必須滿足以下兩項(xiàng)要求：
(1)貼片部位的應(yīng)力(應(yīng)變)應(yīng)與被測(cè)力保持嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系;
(2)貼片部位應(yīng)具有較高的應(yīng)力(應(yīng)變)水平。
為了滿足上述兩項(xiàng)要求，在稱(chēng)重傳感器的彈性體設(shè)計(jì)方面，經(jīng)常應(yīng)用“應(yīng)力集中”的設(shè)計(jì)原則，確保貼片部位的應(yīng)力(應(yīng)變)水平較高，并與被測(cè)力保持嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以提高所設(shè)計(jì)稱(chēng)重傳感器的測(cè)力靈敏度和測(cè)力精度。
二、改善應(yīng)力(應(yīng)變)不規(guī)則分布的“應(yīng)力集中”原則
在機(jī)械零件或構(gòu)件的設(shè)計(jì)過(guò)程中，通常認(rèn)為應(yīng)力(應(yīng)變)在零件或構(gòu)件上是規(guī)則分布的，如果零件或構(gòu)件的截面形狀不發(fā)生變化，不必考慮應(yīng)力(應(yīng)變)分布不規(guī)則的問(wèn)題。其實(shí)，在機(jī)械零件或構(gòu)件的設(shè)計(jì)中，對(duì)于應(yīng)力(應(yīng)變)不規(guī)則分布的問(wèn)題并非不予考慮，而是通過(guò)強(qiáng)度計(jì)算中的安全系數(shù)將其包容在內(nèi)了。對(duì)于稱(chēng)重傳感器來(lái)說(shuō)，它是通過(guò)電阻應(yīng)變片測(cè)量彈性體上貼片部位的應(yīng)變來(lái)測(cè)量被測(cè)力的大小。若要保證貼片部位的應(yīng)力(應(yīng)變)與被測(cè)力保持嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)際上就是保證在稱(chēng)重傳感器受力時(shí)，彈性體上貼片部位的應(yīng)力(應(yīng)變)要按照某一規(guī)律分布。在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)于彈性體貼片部位應(yīng)力(應(yīng)變)分布影響較大的因素主要是彈性體受力條件的變化。
彈性體受力條件的變化是指當(dāng)彈性體受力的大小不變時(shí)，力的作用點(diǎn)發(fā)生變化或彈性體與其相鄰的加載構(gòu)件和承載構(gòu)件的接觸條件發(fā)生變化。如果在彈性體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，未能考慮這一情況，就可能造成彈性體上應(yīng)力(應(yīng)變)分布的不規(guī)則變化。
當(dāng)筒式稱(chēng)重傳感器上、下端面均勻受力時(shí)，在彈性體貼片部位的整個(gè)圓周上應(yīng)力(應(yīng)變)的分布是均勻的。當(dāng)上、下兩個(gè)端面上受力情況發(fā)生變化后，力在兩個(gè)端面的作用情況不再是均勻分布的，這時(shí)彈性體貼片部位圓周上應(yīng)力(應(yīng)變)的分布情況就難以預(yù)料了。如果筒式稱(chēng)重傳感器彈性體的高度與直徑之比足夠大，彈性體貼片部位圓周上的應(yīng)力(應(yīng)變)基本上還是均勻分布。但是，在實(shí)際應(yīng)用中，通常很少能為稱(chēng)重傳感器提供較大的安裝空間位置，因而筒式稱(chēng)重傳感器彈性體的高度與直徑之比很難做到足夠大，彈性體貼片部位圓周上應(yīng)力(應(yīng)變)將不均勻分布，而且不均勻分布的情況隨彈性體受力情況的變化而改變。在這樣的條件下，彈性體貼片部位的應(yīng)力(應(yīng)變)與被測(cè)力不能保持嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將造成明顯的測(cè)力誤差。
為了減小由于彈性體受力條件的變化引起的測(cè)力誤差，有些傳感器設(shè)計(jì)者采取在筒式稱(chēng)重傳感器彈性體上增加貼片數(shù)量的方法，盡可能將彈性體上貼片部位圓周上應(yīng)力(應(yīng)變)分布不均勻的情況測(cè)量出來(lái)。這樣的處理方法有一定的效果，可以減小彈性體受力條件的變化引起的測(cè)力誤差。但這種方法畢竟是一種被動(dòng)的方法，增加的貼片數(shù)量總是有限的，還是很難把彈性體上貼片部位圓周上應(yīng)力(應(yīng)變)分布不均勻的情況全部測(cè)量出來(lái)，測(cè)力誤差減小的程度不夠顯著。
由于彈性體受力條件的變化引起的測(cè)力誤差的實(shí)質(zhì)是彈性體貼片部位圓周上的應(yīng)力(應(yīng)變)的不規(guī)則分布，如果能使彈性體貼片部位圓周上的應(yīng)力(應(yīng)變)分布受到一定條件的約束，迫使貼片部位的應(yīng)力(應(yīng)變)按照某一規(guī)律分布，因而使得彈性體貼片部位的應(yīng)力(應(yīng)變)與被測(cè)力基本保持嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，由此來(lái)減小因彈性體受力條件的變化引起的測(cè)力誤差。對(duì)于筒式稱(chēng)重傳感器來(lái)說(shuō)，在承載強(qiáng)度足夠的條件下，如果將彈性體貼片部位圓周上不貼片的部位挖空，使得應(yīng)力只能在未挖空的部位分布，大大改善了應(yīng)力(應(yīng)變)不規(guī)則分布的情況。或者說(shuō)，應(yīng)力(應(yīng)變)的不規(guī)則分布僅僅限于未挖空的部位，并且其不規(guī)則分布的程度不會(huì)很大。因此，在未挖空的部位粘貼電阻應(yīng)變片，就能使測(cè)得的應(yīng)力(應(yīng)變)與被測(cè)力基本保持嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
上述處理方法實(shí)際上出于這樣一個(gè)原理：通過(guò)某種措施，使彈性體上的應(yīng)力(應(yīng)變)集中分布在便于貼片檢測(cè)的部位，實(shí)現(xiàn)測(cè)得的應(yīng)力(應(yīng)變)與被測(cè)力基本保持嚴(yán)格的對(duì)應(yīng)關(guān)系，以保證傳感器的測(cè)力精度。深圳市精誠(chéng)埔科技有限公司位于廣東深圳，是專(zhuān)業(yè)研發(fā)、銷(xiāo)售傳感器的企業(yè)。研發(fā)制造:力傳感器,微型傳感器,壓力傳感器,扭矩傳感器,拉壓力傳感器,力控儀表,放大器等產(chǎn)品。產(chǎn)品型號(hào)多，規(guī)格全，共10大系列，70多種型號(hào)，分鋁合金、不銹鋼、合金鋼等不同材質(zhì)，量程從30g-200t不同量程。如果您有需要，可以直接點(diǎn)擊我們的官網(wǎng)進(jìn)行在線了解。
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