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?電阻應(yīng)變片式稱重傳感器技術(shù)原理
時間: 2024-04-02 17:11:01 瀏覽次數(shù)：
電阻應(yīng)變片式稱重傳感器廣泛應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)變片部位(以下簡稱“貼片部位”)的應(yīng)力(應(yīng)變)與彈性體承受的載荷(被測力)保持嚴格的對應(yīng)關(guān)系;同時，為了提高稱重傳感器測力的靈敏度，還應(yīng)使貼片部位達到較高的應(yīng)力(應(yīng)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(yīng)力(應(yīng)變)應(yīng)與被測力保持嚴格的對應(yīng)關(guān)系;
(2)貼片部位應(yīng)具有較高的應(yīng)力(應(yīng)變)水平。
為了滿足上述兩項要求，在稱重傳感器的彈性體設(shè)計方面，經(jīng)常應(yīng)用“應(yīng)力集中”的設(shè)計原則，確保貼片部位的應(yīng)力(應(yīng)變)水平較高，并與被測力保持嚴格的對應(yīng)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(yīng)力(應(yīng)變)不規(guī)則分布的“應(yīng)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(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)則的問題。其實，在機械零件或構(gòu)件的設(shè)計中，對于應(yīng)力(應(yīng)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(yīng)變片測量彈性體上貼片部位的應(yīng)變來測量被測力的大小。若要保證貼片部位的應(yīng)力(應(yīng)變)與被測力保持嚴格的對應(yīng)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(yīng)力(應(yīng)變)要按照某一規(guī)律分布。在實際應(yīng)用中，對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(yīng)力(應(yīng)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(yīng)力(應(yīng)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(yīng)力(應(yīng)變)的分布情況就難以預(yù)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(yīng)力(應(yīng)變)基本上還是均勻分布。但是，在實際應(yīng)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(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)與被測力不能保持嚴格的對應(yīng)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(yīng)力(應(yīng)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(yīng)力(應(yīng)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(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)與被測力基本保持嚴格的對應(yīng)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(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?；蛘哒f，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)則分布的程度不會很大。因此，在未挖空的部位粘貼電阻應(yīng)變片，就能使測得的應(yīng)力(應(yīng)變)與被測力基本保持嚴格的對應(yīng)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(yīng)力(應(yīng)變)集中分布在便于貼片檢測的部位，實現(xiàn)測得的應(yīng)力(應(yīng)變)與被測力基本保持嚴格的對應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)變片部位(以下簡稱“貼片部位”)的應(yīng)力(應(yīng)變)與彈性體承受的載荷(被測力)保持嚴格的對應(yīng)關(guān)系;同時，為了提高稱重傳感器測力的靈敏度，還應(yīng)使貼片部位達到較高的應(yīng)力(應(yīng)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(yīng)力(應(yīng)變)應(yīng)與被測力保持嚴格的對應(yīng)關(guān)系;
(2)貼片部位應(yīng)具有較高的應(yīng)力(應(yīng)變)水平。
為了滿足上述兩項要求，在稱重傳感器的彈性體設(shè)計方面，經(jīng)常應(yīng)用“應(yīng)力集中”的設(shè)計原則，確保貼片部位的應(yīng)力(應(yīng)變)水平較高，并與被測力保持嚴格的對應(yīng)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(yīng)力(應(yīng)變)不規(guī)則分布的“應(yīng)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(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)則的問題。其實，在機械零件或構(gòu)件的設(shè)計中，對于應(yīng)力(應(yīng)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(yīng)變片測量彈性體上貼片部位的應(yīng)變來測量被測力的大小。若要保證貼片部位的應(yīng)力(應(yīng)變)與被測力保持嚴格的對應(yīng)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(yīng)力(應(yīng)變)要按照某一規(guī)律分布。在實際應(yīng)用中，對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(yīng)力(應(yīng)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(yīng)力(應(yīng)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(yīng)力(應(yīng)變)的分布情況就難以預(yù)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(yīng)力(應(yīng)變)基本上還是均勻分布。但是，在實際應(yīng)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(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)與被測力不能保持嚴格的對應(yīng)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(yīng)力(應(yīng)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(yīng)力(應(yīng)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(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)與被測力基本保持嚴格的對應(yīng)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(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?；蛘哒f，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)則分布的程度不會很大。因此，在未挖空的部位粘貼電阻應(yīng)變片，就能使測得的應(yīng)力(應(yīng)變)與被測力基本保持嚴格的對應(yīng)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(yīng)力(應(yīng)變)集中分布在便于貼片檢測的部位，實現(xiàn)測得的應(yīng)力(應(yīng)變)與被測力基本保持嚴格的對應(yīng)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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