发布于：2006/9/7 9:16:51 | 438 次阅读
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摘要：通过改善小量程桥式传感器剪切应力在贴片区域的分布，开发制作与理论计算值相差较大的传感器产品。 由弹性体应变部位断面受力分析图（图2）得剪切应力： 根据公式(1)，当y = 0 时τ： 其中：泊松比：ν；材料的弹性模量：E 。 根据公式(2)和(4)，得出传感器应变梁t的一元二次方程： 已知灵敏度2mV/V时 ε=1200με，设ν=0.3，E=2.1×104kg/mm2； 把10t传感器弹性体尺寸(c × d × h=56mm × 52mm × 35mm)代入公式，求得： t1=1.78mm，t2=-25.81mm（舍去）。 同时½(d-h)=½(52-35)=8.5mm 》1.78mm，图2中工字梁中的上下横梁的尺寸远大于竖梁（应变梁）的尺寸。在传感器加载应变梁应变过程中，上下横梁的强度相对于应变梁的强度高过许多，加载产生的剪切应力没有起到应有的作用，使应变梁未能产生相似的变形，也就不能发生足够的微应变，使传感器的输出灵敏度远低于设计要求的2mV/V。 1.2、改进方案 方案一： 为使剪切应力起到足够的作用，调整A、d和h，使图2中的上下横梁尺寸与应变梁的尺寸尽量相近。由设计要求知道，尺寸c和A不能做出改变，改变d很难达到我们的要求，减小h才能增加t，由于c的关系，太小的h会给传感器的制作等增加很多困难，因此采用缩小弹性体的应变区域的局部尺寸，改变d和h的大小，但保持安装尺寸不变的方案进行（见图3）。 方案二： 在方案一的基础上，参照传感器应变部位的受力图2，弹性体受到的剪切力在应变梁上并没有产生足够的微应变是灵敏度低的主要原因，因此我们可以通过减小应变梁t的尺寸来提高产生微应变的能力，应力分部同方案一的分布，通过我们试验，该方案的效果并不明显。 方案三： 从图(2)的分析中得知，在y接近“0”的地方，产生的剪切应力τ越接近其值τmax，我们是否可以只要产生剪切应力峰值的局部区域，而去除其余的部分。考虑到应变计贴片所需的尺寸和弹性体加工的方便，沿着传感器的载荷方向钻通孔2-ΦB（图4），经过简单的应力分布分析（图4，其中虚线为方案二中应力曲线），应力不但应力值τ2max比τ1max也有了大幅度增加，而且对于更加集中。 1.3 试验结果 从表1中的5只传感器取3只传感器进行钻2-ΦB通孔试验，灵敏度的测试结果见表2，线性和滞后指标没有发生太大的变化，和表1中的数值相接近。 对照表1和表2，同一只传感器的灵敏度变化很大，全部增加了约1.2mV/V左右，我们在此基础上继续调整应变梁的厚度，使灵敏度更加接近目标值2mV/V。调整后小批量传感器试验的灵敏度结果见表3。 其中传感器灵敏度为2.251mV/V，最小为2.00243 mV/V，分散比较大，造成这种现象的原因是传感器弹性体加工钻通孔2-ΦB时，采用人工划线钻孔，两个孔的中心位置，对称性及大小的一致性的影响。只要我们在以后弹性体的加工制作过程中采用高的钻孔工装来保证两个通孔的加工，传感器灵敏度一致性会得到良好的保证。 2、结论 此次制作的3t传感器测试结果全部符合GB/T7551-1997《称重传感器》中C3级的要求。总结此次的设计制作过程，就是充分利用弹性体所受到的剪切应力分布的集中区域，在理论设计计算基础上，通过调整弹性体应变梁的结构形式，使弹性体的剪切应力尽可能的集中到应变计的贴片区域，对调整传感器的灵敏度起很大的作用，这对我们以后设计制作量程较小的传感器起到很大的帮助。 作者单位：济南金钟电子衡器股份有限公司传感器事业部 |
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发布于：2022-10-19
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发布于：2022-10-18
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发布于：2022-10-13
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发布于：2022-10-13
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发布于：2022-10-12
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