新聞中心
當前位置: 首頁 - 新聞中心

測力傳感器的設計過程應注意事項

時間:2021-03-29 點擊次數(shù):

對于電阻應變片式測力傳感器,彈性體的結構形狀和相關尺寸對測力傳感器的性能影響很大??梢哉f,測力傳感器的性能主要取決于其彈性體的形狀和相關尺寸。如果測力傳感器的彈性體設計不合理,無論彈性體的加工精度有多高,粘貼的電阻應變片質(zhì)量有多好,測力傳感器都很難達到更高的測力性能。因此,在測力傳感器的設計過程中,合理設計彈性體至關重要。

彈性體的設計基本上屬于機械結構設計的范圍,但由于測力性能的需要,其結構不同于普通機械零件和零件。一般來說,普通機械零件和零件只需要滿足足足夠大的安全系數(shù)下的強度和剛度,不需要嚴格要求受力條件下的零件和零件的應力分布。但對于彈性體,除了滿足機械強度和剛度要求外,還需要保證電阻應變片(以下簡稱貼片位置)的應力(應變)和彈性體承受的載荷(被測力)保持嚴格的應變關系;同時,為了提高測力傳感器測力的靈敏度,貼片位置應達到更高的應力(應變)水平。

可見彈性體的設計必須滿足以下兩個要求:

(1)片段應具有較高的應力水平。

為了滿足上述兩個要求,應力集中的設計原則經(jīng)常應用于測力傳感器的彈性體設計,以確保芯片部分的應力(應變)水平高,與被測力保持嚴格的對應關系,提高設計的測力傳感器的測力靈敏度和測力精度。

(2)貼片部位的應力(應變)應與被測力有嚴格的對應關系。

改善應力(應力)不規(guī)則分布的應力集中原則。

在機械零件或零件的設計過程中,應力(應變)通常被視為零件或零件的規(guī)則分布。如果零件或零件的截面形狀沒有變化,就沒有必要考慮應力(應變)的不規(guī)則分布。事實上,在機械零件或零件的設計中,應力(應變)不規(guī)則分布的問題不是不考慮,而是在強度計算中包含安全系數(shù)。

對力傳感器而言,通過電阻應變片測量彈性體芯片位置的應變來測量被測力的大小。為保證芯片位置的應力(應變)與被測力有嚴格的對應關系,事實上,當受力傳感器受力時,彈性體芯片位置的應力(應變)應該按照一定的規(guī)則分布。實際上,彈性體芯片位置的應力(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彈性體受力大小不變時,力的作用點發(fā)生變化,或者彈性體與相鄰加載部件之間的接觸條件發(fā)生變化。如果在彈性體結構設計中沒有考慮到這種情況,可能會導致彈性體應力(應力)分布的不規(guī)則變化。這方面最典型的例子是筒式測力傳感器。為了減少彈性體受力條件變化引起的測力誤差,一些傳感器設計師使用筒式測力傳感器彈性體增加貼片數(shù)量的方法,盡量在彈性體貼片部分的圓周應力(應力)分布不均勻時進行測量。這種處理方法有一定的效果,可以減少彈性體受力條件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,但是很難在彈性體圓周應力(應力)分布不均勻,測量不均勻。

彈性體受力條件變化引起的測力誤差的本質(zhì)是彈性體貼片周圍應力(應力)的不規(guī)則分布。當彈性體貼片周圍應力(應力)分布受到一定條件的限制時,貼片部分的應力(應力)按一定規(guī)則分布,使彈性體貼片部分的應力(應力)與被測力基本保持嚴格的對應關系,減少彈性體受力條件變化引起的測力誤差。

提高應力(應變)水平的應力集中原理。

為了使測力傳感器達到更高的靈敏度,電阻應變片通常應該具有更高的應變水平,即彈性體上的片段應該具有更高的應力(應變)水平。

有兩種常見的方法可以使彈性體上的貼片部分達到更高的應力(應變)水平:

(1)在貼片部位附近局部削弱彈性體,提高貼片部位的局部應力(應力)水平,彈性體其他部位的應力(應力)水平幾乎不變。

以上兩種方法都能提高芯片部位的應力(應變)水平,但但對于彈性體的整體性能,局部削弱彈性體的效果遠大于整體削弱彈性體。局部削弱彈性體不僅可以提高芯片部分的應力(應變)水平,還可以保持整個彈性體的高強度和剛性,有助于提高傳感器的性能和使用效果。

局部削弱彈性體提高芯片部位應力(應力)水平的原理是局部削弱彈性體,引起局部應力集中,應力集中部位的應力(應變)水平明顯高于彈性體其他部位的應力水平,將電阻應變器粘貼到應力集中部位,可以測量高應變水平。

局部應力(應變)集中法常用于測力傳感器的設計,尤其是在梁式測力傳感器(如彎梁式和剪梁式測力傳感器)的彈性體設計中。局部應力(應變)集中法廣泛應用于當數(shù)剪切梁式測力傳感器。剪切梁式測力傳感器通過檢測梁彈性體上的剪切應力(剪切應變)來實現(xiàn)測力。

對于梁型零件,其彎曲強度是主要矛盾。當梁達到彎曲強度時,剪切強度通常有很大的余量。盲孔被挖出后,截面上腹板上的剪切應力(剪切應力)明顯增加,但截面上的彎曲應力增加較小。所以剪斷梁彈性體采用局部應力集中方案后,檢測到的剪斷應力大大提高,測力傳感器的靈敏度明顯提高,對整個梁的彎曲應力影響較小,使整個梁保持良好的強度和剛度。

(2)整體減小彈性體尺寸,全面提高彈性體應力水平。

免責聲明:本文部分內(nèi)容源于網(wǎng)絡,旨在傳遞和分享更多信息,如有侵犯您的權利,請聯(lián)系我們刪除。

推薦閱讀

Copyright ? 2013-2024 深圳市力準傳感技術有限公司 版權所有  粵ICP備18107338號-1

業(yè)務咨詢 聯(lián)系方式 公眾號

微信咨詢1

微信咨詢2

微信咨詢3

服務熱線

0755-8923 3819

力準公眾號

掃一掃,關注我們