分享好友 电工资讯首页 电工资讯分类 切换频道

测力传感器的设计过程应注意事项

2024-08-06 10:27480建材之家

  对于电阻应变片式测力传感器(下列称“测力传感器”)来说,弹性体的结构形状与相关尺寸对测力传感器性能的影响极大。可以说,测力传感器的性能主要取决于其弹性体的形状及相关尺寸。如果测力传感器的弹性体设计不合理,无论弹性体的加工精度多高、粘贴的电阻应变片的品质多好,测力传感器都难以达到较高的测力性能。因此,在测力传感器的设计过程中,对弹性体进行合理的设计至关重要。

  弹性体的设计基本属于机械结构设计的范围,但因测力性能的需要,其结构上与普通的机械零件和构件有所不同。一般说来,普通的机械零件和构件只须满足在足够大的安全系数下的强度和刚度即可,对在受力条件下零件或构件上的应力分布情况不必严格要求。然而,对于弹性体来说,除了需要满足机械强度和刚度要求以外,必须保证弹性体上粘贴电阻应变片部位(下列称“贴片部位”)的应力(应变)与弹性体承受的载荷(被测力)保持严格的对应关系;同时,为了提高测力传感器测力的灵敏度,还应使贴片部位达到较高的应力(应变)水平。

  由此可知,在弹性体的设计过程中必须满足以下两项要求:

  (1)贴片部位应具有较高的应力(应变)水平。

  为了满足上述两项要求,在测力传感器的弹性体设计方面,经常应用“应力集中”的设计原则,确保贴片部位的应力(应变)水平较高,并与被测力保持严格的对应关系,以提高所设计测力传感器的测力灵敏度和测力精度。

  (2)贴片部位的应力(应变)应与被测力保持严格的对应关系;

  改善应力(应变)不规则分布的“应力集中”原则

  在机械零件或构件的设计过程中,通常认为应力(应变)在零件或构件上是规则分布的,如果零件或构件的截面形状不发生变化,不必考虑应力(应变)分布不规则的问题。其实,在机械零件或构件的设计中,对于应力(应变)不规则分布的问题并非不予考虑,而是通过强度计算中的安全系数将其包容在内了。

  对于测力传感器来说,它是通过电阻应变片测量弹性体上贴片部位的应变来测量被测力的大小。若要保证贴片部位的应力(应变)与被测力保持严格的对应关系,实际上就是保证在测力传感器受力时,弹性体上贴片部位的应力(应变)要按照某一规律分布。在实际应用中,对于弹性体贴片部位应力(应变)分布影响较大的因素主要是弹性体受力条件的变化。

  弹性体受力条件的变化是指当弹性体受力的大小不变时,力的作用点发生变化或弹性体与其相邻的加载构件和承载构件的接触条件发生变化。如果在弹性体结构设计时,未能考虑这一情况,就可能造成弹性体上应力(应变)分布的不规则变化。这方面最典型的实例是筒式测力传感器。为了减小由于弹性体受力条件的变化引起的测力误差,有些传感器设计者采取在筒式测力传感器弹性体上增加贴片数量的方法,尽可能将弹性体上贴片部位圆周上应力(应变)分布不均匀的情况测量出来。这样的处理方法有一定的效果,可以减小弹性体受力条件的变化引起的测力误差。但这种方法毕竟是一种被动的方法,增加的贴片数量总是有限的,还是很难把弹性体上贴片部位圆周上应力(应变)分布不均匀的情况全部测量出来,测力误差减小的程度不够显着。

  由于弹性体受力条件的变化引起的测力误差的实质是弹性体贴片部位圆周上的应力(应变)的不规则分布,如果能使弹性体贴片部位圆周上的应力(应变)分布受到一定条件的约束,迫使贴片部位的应力(应变)按照某一规律分布,因而使得弹性体贴片部位的应力(应变)与被测力基本保持严格的对应关系,由此来减小因弹性体受力条件的变化引起的测力误差。

  提高应力(应变)水平的应力集中原则

  若要测力传感器达到较高的灵敏度,通常应该使电阻应变片有较高的应变水平,即在弹性体上贴片部位应该有较高的应力(应变)水平。

  实现弹性体上贴片部位达到较高应力(应变)水平有两种常用的方法:

  (1)在贴片部位附近对弹性体进行局部削弱,使贴片部位局部应力(应变)水平提高,而弹性体其它部位的应力(应变)水平基本不变。

  以上两种方法都可以提高贴片部位的应力(应变)水平,但对弹性体整体性能而言,局部削弱弹性体的效果要远好于整体减小弹性体尺寸。因为局部削弱弹性体既能提高贴片部位的应力(应变)水平,又使得弹性体整体保持较高的强度和刚度,有利于提高传感器的性能和使用效果。

  局部削弱弹性体提高贴片部位应力(应变)水平的原理是:通过局部削弱弹性体,造成局部的应力集中,使得应力集中部位的应力(应变)水平明显高于弹性体其它部位的应力水平,将电阻应变片粘贴于应力集中部位,就可以测得较高的应变水平。

  局部应力(应变)集中的方法在测力传感器的设计中经常被采用,尤其在梁式测力传感器(如弯曲梁式和剪切梁式测力传感器)的弹性体设计中被广泛应用。局部应力(应变)集中方法应用较为成功的当数剪切梁式测力传感器。剪切梁式测力传感器是通过检测梁式弹性体上的剪应力(剪应变)实现测力的。

  对于梁形构件来说,其弯曲强度是主要矛盾。在一个梁满足弯曲强度的情况下,剪切强度一般裕量较大。当在中性层附近挖盲孔后,该截面上腹板上的剪应力(剪应变)明显提高,然而该截面上的弯曲应力提高很小。因此,剪切梁式弹性体应用局部应力集中方案后,被检测的剪应变大大提高,使该测力传感器的灵敏度显着提高,而对整个梁的弯曲强度影响很小,使整个梁保持了良好的强度和刚度。

  (2)整体减小弹性体的尺寸,全面提高弹性体上的应力(应变)水平。

举报
收藏 0
打赏 0
评论 0
电气施工图纸会审工作要点
1、要审查设计图纸是否符合相关规范或有关技术质量标准,设计是否合理,考虑经济承受能力和投资取得的回报,设计和选用的产品应是开放型的,便于有条件时系统扩展、互联和信息共享。 2、要根据工程的特点和使用功能,明确业主对其项目的定位和需求。应提供意见和建议与业主,及早协调明确要设置哪些系统,以便所设系统与主体工程同步进行,避免主体完工后再上系统,难于施工,造成对建筑主体结构的破坏,加大返工

0评论2024-11-03409

电流互感器误差计算流程图
按书上的排版方式讲电流互感器误差计算感觉不简洁、不清晰,就做了这个流程图出来,自我感觉不错。欢迎同行指正。

0评论2024-11-03328

PLC编程学习的好处
一、可以提高电脑水平。  学习PLC编程,首先要学会各种PLC、触摸屏软件安装和卸载,打字当然也是必不可少的要求,软件中的菜单的应用相当于把电脑的基础知识好好的学习了一番,一些人用电脑只会用鼠标点击,久而久之,这其实还是电脑盲,而学好PLC编程,键盘鼠标都要配合使用。在电脑硬件方面,电脑配置要求,串口以及外置接口在学习中自然而然学好了。  二、自然而然也学好了英语。  PLC软件里面的指令L

0评论2024-11-03412

发电机定子转子一点接地现象及处理方法
发电机定子一点接地:现象:1) 警铃响,发电机“定子一点接地”光字牌亮;2) 定子绝缘检查,接地的一相电压为零或降低,其余相为线电压或升高。处理:1) 据表计判明是真接地还是假接地;2) 如定子接地保护投了“跳闸”但保护拒动,应立即手动解列发电机;3) 定子接地保护投信号时,如发信应立即查找接地点,接地光字牌设法予以消除;4) 若为真接地,且外部回路设备无明显接地点,应迅速汇报值长、中调,然

0评论2024-11-03492

电梯在维修时的用电安全规定
1.在电梯进行维修或定期检修试车时,必须断开总电源。电梯轿厢内不可载客或装货,同时应在层门口、轿内操纵箱、机房控制柜等处,悬挂“检修停用”、“不许合闸”、“正在修理,不可开动”等内容的警告牌,试车时应有专人统一指挥,根据指挥人员所发的指令,才能摘去警告牌或开动电梯。  2.电梯进行检查、试验、修理、清洁工作时应将机房电源开关断开,以保证安全。  3.电梯检查维修时,必须使用36V以下的安全电

0评论2024-11-03482

高压配电网对于无功补偿的具体应用分析
无功补偿在维持电网运行所需要的足够无功功率之外,能够通过将多余部分的无功功率去除,从而达到对于电网运行环境的优化,目前我国正在大力地推动无功补偿在全面合理的规划及布局基础上的分散补偿的实施,力求推动整个电网的就地平衡。本文下面就针对无功补偿在高压电网中的应用进行一下分析:1)配电网的自动跟踪补偿目前,高压配电网的管理人员主要利用固定及可变阻抗型,这样两种自动补偿的装置来进行无功补偿,其中固定

0评论2024-11-03429

51单片机的上拉电阻一般多大
1、51单片机的p0口为了实现准3态,采用了oc输出,也就是集电极悬空输出,也有叫图腾柱输出的。这种电路结构,只有下拉能力,高电平输出没有电流,在高电平时表现为高阻态;加上上拉电阻,就会失去高阻态,变成 1、0 两态。2、p0口上拉电阻的选择,应遵循基本的电路设计原则,不能盲目套用,要看后级情况而定:例如,后级驱动的是1只npn三极管,这个三极管的放大倍数(β)=100倍,三极管的负载电流(

0评论2024-11-03417

高压负荷开关的灭弧原理和使用注意事项
灭弧原理   (FN3-10R)---利用分闸时主轴带动活塞压缩空气,使压缩了的空气由喷嘴中高速喷出而吹灭电弧的;FN5-10D---有整套灭弧装置的灭弧管构成。(真空管) 特点   A、可以隔离电源,有明显的断开点,多用于固定式高压设备。   B、具有灭弧装置和一定的分合闸速度,在合闸状态下可以通过正常工作电流和规定的短路电路。   C、严禁带负荷接通和断开电路,常与高压熔断器串连使用。(

0评论2024-11-03471

伺服驱动器的高速脉冲指令输入
如果上位机是一高速脉冲指令方式输出,伺服驱动器只能通过差分驱动方式接收脉冲指令。如图:这里务必保证差分输入的电压为5V,否则伺服驱动器的输入脉冲不稳定,会导致脉冲输入丢失现象,或出现脉冲指令取反现象。上位机的5V地必须与驱动器的GND地相连接,以降低噪声干扰。  差分输入方式就是采用差动放大器,如同RS422,RS485通信线路一样。差分驱动器具有较高的操作频率,因此上位机可以传送较高频率的

0评论2024-11-03268

电动机运行中的检查项目
通常,电动机运行时,要监控如下几方面内容:  (1)电动机电流是否超过允许值。  (2)轴承的温度及润滑是否正常。电动机轴承的最高允许温度,应遵守制造厂的规定。无制造厂的规定时,可按照如下标准:①滑动轴承不得超过80摄氏度;②滚动轴承不得超过100摄氏度。  (3)电动机有无异常音响。  (4)对直流电动机和电刷经常压在滑环上运行的绕线式转子电动机,应注意电刷是否有冒火或其他异常现象。  (

0评论2024-11-03277