當(dāng)前位置:首頁(yè) > 工業(yè)控制 > 工業(yè)控制
[導(dǎo)讀]一、概述  對(duì)于電阻應(yīng)變片式測(cè)力傳感器(以下簡(jiǎn)稱“測(cè)力傳感器”)來(lái)說(shuō),彈性體的結(jié)構(gòu)形狀與相關(guān)尺寸對(duì)測(cè)力傳感器性能的影響極大??梢哉f(shuō),測(cè)力傳感器的性能主要取決于其彈性體的形狀及相關(guān)尺寸。如果測(cè)力

一、概述

  對(duì)于電阻應(yīng)變片式測(cè)力傳感器(以下簡(jiǎn)稱“測(cè)力傳感器”)來(lái)說(shuō),彈性體的結(jié)構(gòu)形狀與相關(guān)尺寸對(duì)測(cè)力傳感器性能的影響極大??梢哉f(shuō),測(cè)力傳感器的性能主要取決于其彈性體的形狀及相關(guān)尺寸。如果測(cè)力傳感器的彈性體設(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,測(cè)力傳感器都難以達(dá)到較高的測(cè)力性能。因此,在測(cè)力傳感器的設(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“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),為了提高測(cè)力傳感器測(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,在測(cè)力傳感器的彈性體設(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)測(cè)力傳感器的測(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)于測(cè)力傳感器來(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)際上就是保證在測(cè)力傳感器受力時(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。這方面最典型的實(shí)例是筒式測(cè)力傳感器。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)者采取在筒式測(cè)力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。

  作者曾用上述方法對(duì)筒式測(cè)力傳感器進(jìn)行改進(jìn)。改進(jìn)前的普通筒式傳感器測(cè)力誤差大于1%

  F.S.,改進(jìn)后(局部挖空)的筒式傳感器測(cè)力誤差為0.1~0.3%F.S.,測(cè)力精度明顯提高。

  三、提高應(yīng)力(應(yīng)變)水平的應(yīng)力集中原則

  若要測(cè)力傳感器達(dá)到較高的靈敏度,通常應(yīng)該使電阻應(yīng)變片有較高的應(yīng)變水平,即在彈性體上貼片部位應(yīng)該有較高的應(yīng)力(應(yīng)變)水平。

  實(shí)現(xiàn)彈性體上貼片部位達(dá)到較高應(yīng)力(應(yīng)變)水平有兩種常用的方法:

  (1)整體減小彈性體的尺寸,全面提高彈性體上的應(yīng)力(應(yīng)變)水平;

  (2)在貼片部位附近對(duì)彈性體進(jìn)行局部削弱,使貼片部位局部應(yīng)力(應(yīng)變)水平提高,而彈性體其它部位的應(yīng)力(應(yīng)變)水平基本不變。

  以上兩種方法都可以提高貼片部位的應(yīng)力(應(yīng)變)水平,但對(duì)彈性體整體性能而言,局部削弱彈性體的效果要遠(yuǎn)好于整體減小彈性體尺寸。因?yàn)榫植肯魅鯊椥泽w既能提高貼片部位的應(yīng)力(應(yīng)變)水平,又使得彈性體整體保持較高的強(qiáng)度和剛度,有利于提高傳感器的性能和使用效果。

  局部削弱彈性體提高貼片部位應(yīng)力(應(yīng)變)水平的原理是:通過(guò)局部削弱彈性體,造成局部的應(yīng)力集中,使得應(yīng)力集中部位的應(yīng)力(應(yīng)變)水平明顯高于彈性體其它部位的應(yīng)力水平,將電阻應(yīng)變片粘貼于應(yīng)力集中部位,就可以測(cè)得較高的應(yīng)變水平。

  局部應(yīng)力(應(yīng)變)集中的方法在測(cè)力傳感器的設(shè)計(jì)中經(jīng)常被采用,尤其在梁式測(cè)力傳感器(如彎曲梁式和剪切梁式測(cè)力傳感器)的彈性體設(shè)計(jì)中被廣泛應(yīng)用。局部應(yīng)力(應(yīng)變)集中方法應(yīng)用較為成功的當(dāng)數(shù)剪切梁式測(cè)力傳感器。剪切梁式測(cè)力傳感器是通過(guò)檢測(cè)梁式彈性體上的剪應(yīng)力(剪應(yīng)變)實(shí)現(xiàn)測(cè)力的。

  對(duì)于梁形構(gòu)件來(lái)說(shuō),其彎曲強(qiáng)度是主要矛盾。在一個(gè)梁滿足彎曲強(qiáng)度的情況下,剪切強(qiáng)度一般裕量較大。當(dāng)在中性層附近挖盲孔后,該截面上腹板上的剪應(yīng)力(剪應(yīng)變)明顯提高,然而該截面上的彎曲應(yīng)力提高很小。因此,剪切梁式彈性體應(yīng)用局部應(yīng)力集中方案后,被檢測(cè)的剪應(yīng)變大大提高,使該測(cè)力傳感器的靈敏度顯著提高,而對(duì)整個(gè)梁的彎曲強(qiáng)度影響很小,使整個(gè)梁保持了良好的強(qiáng)度和剛度。

  四、小結(jié)

  在測(cè)力傳感器的設(shè)計(jì)過(guò)程中,如能自覺(jué)地按照上述兩種應(yīng)力集中的原則,對(duì)彈性體進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),就能夠收到提高測(cè)力傳感器的測(cè)力精度和測(cè)力靈敏度的良好效果。靈活、恰當(dāng)?shù)剡\(yùn)用應(yīng)力集中的原則,對(duì)于設(shè)計(jì)和生產(chǎn)高性能的測(cè)力傳感器具有重要的實(shí)用意義。

本站聲明: 本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布,目的在于傳遞更多信息,并不代表本站贊同其觀點(diǎn),本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系該專欄作者,如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益,請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系本站刪除。
換一批
延伸閱讀

9月2日消息,不造車的華為或?qū)⒋呱龈蟮莫?dú)角獸公司,隨著阿維塔和賽力斯的入局,華為引望愈發(fā)顯得引人矚目。

關(guān)鍵字: 阿維塔 塞力斯 華為

倫敦2024年8月29日 /美通社/ -- 英國(guó)汽車技術(shù)公司SODA.Auto推出其旗艦產(chǎn)品SODA V,這是全球首款涵蓋汽車工程師從創(chuàng)意到認(rèn)證的所有需求的工具,可用于創(chuàng)建軟件定義汽車。 SODA V工具的開(kāi)發(fā)耗時(shí)1.5...

關(guān)鍵字: 汽車 人工智能 智能驅(qū)動(dòng) BSP

北京2024年8月28日 /美通社/ -- 越來(lái)越多用戶希望企業(yè)業(yè)務(wù)能7×24不間斷運(yùn)行,同時(shí)企業(yè)卻面臨越來(lái)越多業(yè)務(wù)中斷的風(fēng)險(xiǎn),如企業(yè)系統(tǒng)復(fù)雜性的增加,頻繁的功能更新和發(fā)布等。如何確保業(yè)務(wù)連續(xù)性,提升韌性,成...

關(guān)鍵字: 亞馬遜 解密 控制平面 BSP

8月30日消息,據(jù)媒體報(bào)道,騰訊和網(wǎng)易近期正在縮減他們對(duì)日本游戲市場(chǎng)的投資。

關(guān)鍵字: 騰訊 編碼器 CPU

8月28日消息,今天上午,2024中國(guó)國(guó)際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)開(kāi)幕式在貴陽(yáng)舉行,華為董事、質(zhì)量流程IT總裁陶景文發(fā)表了演講。

關(guān)鍵字: 華為 12nm EDA 半導(dǎo)體

8月28日消息,在2024中國(guó)國(guó)際大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上,華為常務(wù)董事、華為云CEO張平安發(fā)表演講稱,數(shù)字世界的話語(yǔ)權(quán)最終是由生態(tài)的繁榮決定的。

關(guān)鍵字: 華為 12nm 手機(jī) 衛(wèi)星通信

要點(diǎn): 有效應(yīng)對(duì)環(huán)境變化,經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)穩(wěn)中有升 落實(shí)提質(zhì)增效舉措,毛利潤(rùn)率延續(xù)升勢(shì) 戰(zhàn)略布局成效顯著,戰(zhàn)新業(yè)務(wù)引領(lǐng)增長(zhǎng) 以科技創(chuàng)新為引領(lǐng),提升企業(yè)核心競(jìng)爭(zhēng)力 堅(jiān)持高質(zhì)量發(fā)展策略,塑強(qiáng)核心競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)...

關(guān)鍵字: 通信 BSP 電信運(yùn)營(yíng)商 數(shù)字經(jīng)濟(jì)

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 8月21日,由中央廣播電視總臺(tái)與中國(guó)電影電視技術(shù)學(xué)會(huì)聯(lián)合牽頭組建的NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟在BIRTV2024超高清全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展研討會(huì)上宣布正式成立。 活動(dòng)現(xiàn)場(chǎng) NVI技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)...

關(guān)鍵字: VI 傳輸協(xié)議 音頻 BSP

北京2024年8月27日 /美通社/ -- 在8月23日舉辦的2024年長(zhǎng)三角生態(tài)綠色一體化發(fā)展示范區(qū)聯(lián)合招商會(huì)上,軟通動(dòng)力信息技術(shù)(集團(tuán))股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱"軟通動(dòng)力")與長(zhǎng)三角投資(上海)有限...

關(guān)鍵字: BSP 信息技術(shù)
關(guān)閉
關(guān)閉