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?電阻應變片式稱重傳感器技術(shù)原理
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電阻應變片式稱重傳感器廣泛應用油田、汽車、起重機械、建設(shè)、建材、機械加工、熱電、軍工、交通等領(lǐng)域，是一種常用的稱重傳感器產(chǎn)品，產(chǎn)品具有性能穩(wěn)定、靈敏度高、維護簡便、適用范圍廣等優(yōu)點。大家對電阻應變片式稱重傳感器技術(shù)原理都了解過嗎?下面由深圳市精誠埔科技就來具體介紹一下技術(shù)原理。
一、概述
對于電阻應變片式稱重傳感器(以下簡稱“稱重傳感器”)來說，彈性體的結(jié)構(gòu)形狀與相關(guān)尺寸對稱重傳感器性能的影響極大。可以說，稱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。如果稱重傳感器的彈性體設(shè)計不合理，無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，稱重傳感器都難以達到較高的測力性能。因此，在稱重傳感器的設(shè)計過程中，對彈性體進行合理的設(shè)計至關(guān)重要。
彈性體的設(shè)計基本屬于機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的范圍，但因測力性能的需要，其結(jié)構(gòu)上與普通的機械零件和構(gòu)件有所不同。一般說來，普通的機械零件和構(gòu)件只須滿足在足夠大的安全系數(shù)下的強度和剛度即可，對在受力條件下零件或構(gòu)件上的應力分布情況不必嚴格要求。然而，對于彈性體來說，除了需要滿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(以下簡稱“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，為了提高稱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，在彈性體的設(shè)計過程中必須滿足以下兩項要求：
(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。
為了滿足上述兩項要求，在稱重傳感器的彈性體設(shè)計方面，經(jīng)常應用“應力集中”的設(shè)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(shè)計稱重傳感器的測力靈敏度和測力精度。
二、改善應力(應變)不規(guī)則分布的“應力集中”原則
在機械零件或構(gòu)件的設(shè)計過程中，通常認為應力(應變)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，不必考慮應力(應變)分布不規(guī)則的問題。其實，在機械零件或構(gòu)件的設(shè)計中，對于應力(應變)不規(guī)則分布的問題并非不予考慮，而是通過強度計算中的安全系數(shù)將其包容在內(nèi)了。對于稱重傳感器來說，它是通過電阻應變片測量彈性體上貼片部位的應變來測量被測力的大小。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，實際上就是保證在稱重傳感器受力時，彈性體上貼片部位的應力(應變)要按照某一規(guī)律分布。在實際應用中，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，力的作用點發(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)計時，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(guī)則變化。
當筒式稱重傳感器上、下端面均勻受力時，在彈性體貼片部位的整個圓周上應力(應變)的分布是均勻的。當上、下兩個端面上受力情況發(fā)生變化后，力在兩個端面的作用情況不再是均勻分布的，這時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，在實際應用中，通常很少能為稱重傳感器提供較大的安裝空間位置，因而筒式稱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(shè)計者采取在筒式稱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力(應變)分布不均勻的情況測量出來。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力(應變)分布不均勻的情況全部測量出來，測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力誤差的實質(zhì)是彈性體貼片部位圓周上的應力(應變)的不規(guī)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(guī)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。對于筒式稱重傳感器來說，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(guī)則分布的情況?；蛘哒f，應力(應變)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。
上述處理方法實際上出于這樣一個原理：通過某種措施，使彈性體上的應力(應變)集中分布在便于貼片檢測的部位，實現(xiàn)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，是專業(yè)研發(fā)、銷售傳感器的企業(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(guī)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，可以直接點擊我們的官網(wǎng)進行在線了解。
一、概述
對于電阻應變片式稱重傳感器(以下簡稱“稱重傳感器”)來說，彈性體的結(jié)構(gòu)形狀與相關(guān)尺寸對稱重傳感器性能的影響極大。可以說，稱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。如果稱重傳感器的彈性體設(shè)計不合理，無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，稱重傳感器都難以達到較高的測力性能。因此，在稱重傳感器的設(shè)計過程中，對彈性體進行合理的設(shè)計至關(guān)重要。
彈性體的設(shè)計基本屬于機械結(jié)構(gòu)設(shè)計的范圍，但因測力性能的需要，其結(jié)構(gòu)上與普通的機械零件和構(gòu)件有所不同。一般說來，普通的機械零件和構(gòu)件只須滿足在足夠大的安全系數(shù)下的強度和剛度即可，對在受力條件下零件或構(gòu)件上的應力分布情況不必嚴格要求。然而，對于彈性體來說，除了需要滿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(以下簡稱“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，為了提高稱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，在彈性體的設(shè)計過程中必須滿足以下兩項要求：
(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。
為了滿足上述兩項要求，在稱重傳感器的彈性體設(shè)計方面，經(jīng)常應用“應力集中”的設(shè)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(shè)計稱重傳感器的測力靈敏度和測力精度。
二、改善應力(應變)不規(guī)則分布的“應力集中”原則
在機械零件或構(gòu)件的設(shè)計過程中，通常認為應力(應變)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，不必考慮應力(應變)分布不規(guī)則的問題。其實，在機械零件或構(gòu)件的設(shè)計中，對于應力(應變)不規(guī)則分布的問題并非不予考慮，而是通過強度計算中的安全系數(shù)將其包容在內(nèi)了。對于稱重傳感器來說，它是通過電阻應變片測量彈性體上貼片部位的應變來測量被測力的大小。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，實際上就是保證在稱重傳感器受力時，彈性體上貼片部位的應力(應變)要按照某一規(guī)律分布。在實際應用中，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，力的作用點發(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)計時，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(guī)則變化。
當筒式稱重傳感器上、下端面均勻受力時，在彈性體貼片部位的整個圓周上應力(應變)的分布是均勻的。當上、下兩個端面上受力情況發(fā)生變化后，力在兩個端面的作用情況不再是均勻分布的，這時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，在實際應用中，通常很少能為稱重傳感器提供較大的安裝空間位置，因而筒式稱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(shè)計者采取在筒式稱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力(應變)分布不均勻的情況測量出來。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力(應變)分布不均勻的情況全部測量出來，測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力誤差的實質(zhì)是彈性體貼片部位圓周上的應力(應變)的不規(guī)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(guī)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。對于筒式稱重傳感器來說，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(guī)則分布的情況?；蛘哒f，應力(應變)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。
上述處理方法實際上出于這樣一個原理：通過某種措施，使彈性體上的應力(應變)集中分布在便于貼片檢測的部位，實現(xiàn)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，是專業(yè)研發(fā)、銷售傳感器的企業(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(guī)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，可以直接點擊我們的官網(wǎng)進行在線了解。
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