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?電阻應變片式稱(chēng)重傳感器技術(shù)原理
時(shí)間: 2024-04-02 17:11:01 瀏覽次數：
電阻應變片式稱(chēng)重傳感器廣泛應用油田、汽車(chē)、起重機械、建設、建材、機械加工、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)品具有性能穩定、靈敏度高、維護簡(jiǎn)便、適用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。大家對電阻應變片式稱(chēng)重傳感器技術(shù)原理都了解過(guò)嗎?下面由深圳市精誠埔科技就來(lái)具體介紹一下技術(shù)原理。
一、概述
對于電阻應變片式稱(chēng)重傳感器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“稱(chēng)重傳感器”)來(lái)說(shuō)，彈性體的結構形狀與相關(guān)尺寸對稱(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計不合理，無(wú)論彈性體的加工精度多高、粘貼的電阻應變片的品質(zhì)多好，稱(chēng)重傳感器都難以達到較高的測力性能。因此，在稱(chēng)重傳感器的設計過(guò)程中，對彈性體進(jìn)行合理的設計至關(guān)重要。
彈性體的設計基本屬于機械結構設計的范圍，但因測力性能的需要，其結構上與普通的機械零件和構件有所不同。一般說(shuō)來(lái)，普通的機械零件和構件只須滿(mǎn)足在足夠大的安全系數下的強度和剛度即可，對在受力條件下零件或構件上的應力分布情況不必嚴格要求。然而，對于彈性體來(lái)說(shuō)，除了需要滿(mǎn)足機械強度和剛度要求以外，必須保證彈性體上粘貼電阻應變片部位(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“貼片部位”)的應力(應變)與彈性體承受的載荷(被測力)保持嚴格的對應關(guān)系;同時(shí)，為了提高稱(chēng)重傳感器測力的靈敏度，還應使貼片部位達到較高的應力(應變)水平。
由此可見(jiàn)，在彈性體的設計過(guò)程中必須滿(mǎn)足以下兩項要求：
(1)貼片部位的應力(應變)應與被測力保持嚴格的對應關(guān)系;
(2)貼片部位應具有較高的應力(應變)水平。
為了滿(mǎn)足上述兩項要求，在稱(chēng)重傳感器的彈性體設計方面，經(jīng)常應用“應力集中”的設計原則，確保貼片部位的應力(應變)水平較高，并與被測力保持嚴格的對應關(guān)系，以提高所設計稱(chēng)重傳感器的測力靈敏度和測力精度。
二、改善應力(應變)不規則分布的“應力集中”原則
在機械零件或構件的設計過(guò)程中，通常認為應力(應變)在零件或構件上是規則分布的，如果零件或構件的截面形狀不發(fā)生變化，不必考慮應力(應變)分布不規則的問(wèn)題。其實(shí)，在機械零件或構件的設計中，對于應力(應變)不規則分布的問(wèn)題并非不予考慮，而是通過(guò)強度計算中的安全系數將其包容在內了。對于稱(chēng)重傳感器來(lái)說(shuō)，它是通過(guò)電阻應變片測量彈性體上貼片部位的應變來(lái)測量被測力的大小。若要保證貼片部位的應力(應變)與被測力保持嚴格的對應關(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力(應變)要按照某一規律分布。在實(shí)際應用中，對于彈性體貼片部位應力(應變)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件和承載構件的接觸條件發(fā)生變化。如果在彈性體結構設計時(shí)，未能考慮這一情況，就可能造成彈性體上應力(應變)分布的不規則變化。
當筒式稱(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)圓周上應力(應變)的分布是均勻的。當上、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力(應變)的分布情況就難以預料了。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力(應變)基本上還是均勻分布。但是，在實(shí)際應用中，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力(應變)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力(應變)與被測力不能保持嚴格的對應關(guān)系，將造成明顯的測力誤差。
為了減小由于彈性體受力條件的變化引起的測力誤差，有些傳感器設計者采取在筒式稱(chēng)重傳感器彈性體上增加貼片數量的方法，盡可能將彈性體上貼片部位圓周上應力(應變)分布不均勻的情況測量出來(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，增加的貼片數量總是有限的，還是很難把彈性體上貼片部位圓周上應力(應變)分布不均勻的情況全部測量出來(lái)，測力誤差減小的程度不夠顯著(zhù)。
由于彈性體受力條件的變化引起的測力誤差的實(shí)質(zhì)是彈性體貼片部位圓周上的應力(應變)的不規則分布，如果能使彈性體貼片部位圓周上的應力(應變)分布受到一定條件的約束，迫使貼片部位的應力(應變)按照某一規律分布，因而使得彈性體貼片部位的應力(應變)與被測力基本保持嚴格的對應關(guān)系，由此來(lái)減小因彈性體受力條件的變化引起的測力誤差。對于筒式稱(chēng)重傳感器來(lái)說(shuō)，在承載強度足夠的條件下，如果將彈性體貼片部位圓周上不貼片的部位挖空，使得應力只能在未挖空的部位分布，大大改善了應力(應變)不規則分布的情況?；蛘哒f(shuō)，應力(應變)的不規則分布僅僅限于未挖空的部位，并且其不規則分布的程度不會(huì )很大。因此，在未挖空的部位粘貼電阻應變片，就能使測得的應力(應變)與被測力基本保持嚴格的對應關(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，使彈性體上的應力(應變)集中分布在便于貼片檢測的部位，實(shí)現測得的應力(應變)與被測力基本保持嚴格的對應關(guān)系，以保證傳感器的測力精度。深圳市精誠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)品型號多，規格全，共10大系列，70多種型號，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(xiàn)了解。
一、概述
對于電阻應變片式稱(chēng)重傳感器(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“稱(chēng)重傳感器”)來(lái)說(shuō)，彈性體的結構形狀與相關(guān)尺寸對稱(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計不合理，無(wú)論彈性體的加工精度多高、粘貼的電阻應變片的品質(zhì)多好，稱(chēng)重傳感器都難以達到較高的測力性能。因此，在稱(chēng)重傳感器的設計過(guò)程中，對彈性體進(jìn)行合理的設計至關(guān)重要。
彈性體的設計基本屬于機械結構設計的范圍，但因測力性能的需要，其結構上與普通的機械零件和構件有所不同。一般說(shuō)來(lái)，普通的機械零件和構件只須滿(mǎn)足在足夠大的安全系數下的強度和剛度即可，對在受力條件下零件或構件上的應力分布情況不必嚴格要求。然而，對于彈性體來(lái)說(shuō)，除了需要滿(mǎn)足機械強度和剛度要求以外，必須保證彈性體上粘貼電阻應變片部位(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“貼片部位”)的應力(應變)與彈性體承受的載荷(被測力)保持嚴格的對應關(guān)系;同時(shí)，為了提高稱(chēng)重傳感器測力的靈敏度，還應使貼片部位達到較高的應力(應變)水平。
由此可見(jiàn)，在彈性體的設計過(guò)程中必須滿(mǎn)足以下兩項要求：
(1)貼片部位的應力(應變)應與被測力保持嚴格的對應關(guān)系;
(2)貼片部位應具有較高的應力(應變)水平。
為了滿(mǎn)足上述兩項要求，在稱(chēng)重傳感器的彈性體設計方面，經(jīng)常應用“應力集中”的設計原則，確保貼片部位的應力(應變)水平較高，并與被測力保持嚴格的對應關(guān)系，以提高所設計稱(chēng)重傳感器的測力靈敏度和測力精度。
二、改善應力(應變)不規則分布的“應力集中”原則
在機械零件或構件的設計過(guò)程中，通常認為應力(應變)在零件或構件上是規則分布的，如果零件或構件的截面形狀不發(fā)生變化，不必考慮應力(應變)分布不規則的問(wèn)題。其實(shí)，在機械零件或構件的設計中，對于應力(應變)不規則分布的問(wèn)題并非不予考慮，而是通過(guò)強度計算中的安全系數將其包容在內了。對于稱(chēng)重傳感器來(lái)說(shuō)，它是通過(guò)電阻應變片測量彈性體上貼片部位的應變來(lái)測量被測力的大小。若要保證貼片部位的應力(應變)與被測力保持嚴格的對應關(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力(應變)要按照某一規律分布。在實(shí)際應用中，對于彈性體貼片部位應力(應變)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件和承載構件的接觸條件發(fā)生變化。如果在彈性體結構設計時(shí)，未能考慮這一情況，就可能造成彈性體上應力(應變)分布的不規則變化。
當筒式稱(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)圓周上應力(應變)的分布是均勻的。當上、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力(應變)的分布情況就難以預料了。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力(應變)基本上還是均勻分布。但是，在實(shí)際應用中，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力(應變)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力(應變)與被測力不能保持嚴格的對應關(guān)系，將造成明顯的測力誤差。
為了減小由于彈性體受力條件的變化引起的測力誤差，有些傳感器設計者采取在筒式稱(chēng)重傳感器彈性體上增加貼片數量的方法，盡可能將彈性體上貼片部位圓周上應力(應變)分布不均勻的情況測量出來(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，增加的貼片數量總是有限的，還是很難把彈性體上貼片部位圓周上應力(應變)分布不均勻的情況全部測量出來(lái)，測力誤差減小的程度不夠顯著(zhù)。
由于彈性體受力條件的變化引起的測力誤差的實(shí)質(zhì)是彈性體貼片部位圓周上的應力(應變)的不規則分布，如果能使彈性體貼片部位圓周上的應力(應變)分布受到一定條件的約束，迫使貼片部位的應力(應變)按照某一規律分布，因而使得彈性體貼片部位的應力(應變)與被測力基本保持嚴格的對應關(guān)系，由此來(lái)減小因彈性體受力條件的變化引起的測力誤差。對于筒式稱(chēng)重傳感器來(lái)說(shuō)，在承載強度足夠的條件下，如果將彈性體貼片部位圓周上不貼片的部位挖空，使得應力只能在未挖空的部位分布，大大改善了應力(應變)不規則分布的情況?；蛘哒f(shuō)，應力(應變)的不規則分布僅僅限于未挖空的部位，并且其不規則分布的程度不會(huì )很大。因此，在未挖空的部位粘貼電阻應變片，就能使測得的應力(應變)與被測力基本保持嚴格的對應關(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，使彈性體上的應力(應變)集中分布在便于貼片檢測的部位，實(shí)現測得的應力(應變)與被測力基本保持嚴格的對應關(guān)系，以保證傳感器的測力精度。深圳市精誠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)品型號多，規格全，共10大系列，70多種型號，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(xiàn)了解。
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