《电阻应变式称重测力传感器_周龙生》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电阻应变式称重测力传感器_周龙生（6页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、图7中给出的加速度导纳与加速度阻 抗成倒数关 系。川四、结束语进行上述试验时必须注意:1.连接装置的所有接触面都必须磨光,用丙酮或酒精清洗干净,最后涂硅油以改善接触条件。这样即可避免 因接触刚度或局部冲击 等影响测试结果。2.标定最好在实际测试系统上进行,这样可将各个部分的误差减至最小。近半年来采用此套测试系统研究橡胶减振 器的阻抗特性,已收到良好效果。不过,此 系统仍有 以下不足之处:(1)由于试验全部是手动扫描和记录,因此,试验工作量大,试验效率低。(2)运算及绘图均由 人工进行,因而数据处理工作量很大。(3)系统抗干扰性能较差。(4)系统的仪器配套比较困难,特别是有些组件,如压 电式力传
2、感器,电荷: 放 大器等。为此建议:在低频情况下,可用应变式力传感器代替压电式力传感器。不过此时应注意,由于 应变式力传感器的固有频率与其灵敏度之间的矛盾,因此在选用或自制一定灵敏度的应变式力传感器时,必须使力传感器的固有频率远高于工作的上限频率,使应变式力传感器的频响特性满足试验系统的要求。在使用压电式力传感器时,若在 测量导线不长,振动频率较高 (f1 0HZ )时,可采用电压放大器代替电荷放大器。此时尚可发挥电压放大器简单、信噪比优于 电荷放大器的优点。参考文献123仁45郑昌信,“机械阻抗法用于混凝土振动研究”,工程机械,197。,地4宋蕴 昌,“传递函数分析仪及其应用” ,工程机械,
3、1 9钧,摊卜.机械工程手册机第2 1篇:“机械振动”,机械工业出版社,1 97 8.D.J.Ewins,Me a sure皿entandAPPlieatio nofM.chan蜘l项Peda n eeData一2,Measurtm姐tTe比niqn e。(Imp.e ollofsei二是表面积小 不易粘贴电阻应变 片。小负载力的称重 测力传感器,近年来趋于用环形和梁形 的弹性测量元件。本系列传感器在s ook gf以下,采用 了这 两种弹性元件,并经长期使 用证 明性能良好,读 数 稳定。在l0 0 0kgf以上用圆柱和空心圆筒形的弹 性测量元件,它 的结构简单、测量范围宽,有较好的性能又
4、易于制造,因 此国 内外普遍应用(这种 结构本刊已有介绍,本文 从略)。传感器弹性测量 元件的材料要求 强 度 高。,一4ok g/cm,以上,弹性好,材料 的热膨胀 系数小,而弹性模量 随着温度的变化要稳定,属 于这类的材料有4oCrMnMo,4 oCr;3 0CrMnsi。传感器工 作点 的应力取1 5 2 5k g/c耐;全桥输出应变量为200 。哪 左右。图2 梁的中部加上负载力和重量时,梁就会在负载力的 作用下产生变形。若梁的长度为乙,厚度h宽度b,重 量G,则梁的应力为:3乙G4b hZ根据结构尺寸 的大小和应变片的实际粘贴面积,确定梁的长度忍和 宽度b,材料的许用应 力 。,则梁
5、的厚度h:/3乙G n.1.气一:, 共- 一- 共. N4bLa若将四个电阻应变片接成图Zb的半桥线路时,其梁 的变形为:申。=工23乙 GZbhZE式中K电阻应变片的灵敏系数E弹性模量J J J,. . . . . . . . . . . 瑞瑞瑞瑞瑞瑞瑞瑞瑞瑞瑞瑞瑞瑞瑞瑞瑞瑞冷冷! ! !l _ 孟孟日日日、J日日之之之之t t t趁刁 卜今匕刁刁卜 叼产1十丫丫丫丫丫 习习- - - 白!作l、百.J 工川e s .动一一口l/、叹、1 1p.鲁阵“二、梁 形压 力负载传 感器图2是 两 端固定的 弹性梁。如 图所示,在梁中部 上下两面各粘 贴两个电阻应变 片,当在图3图3是梁形弹性测
6、量元件的结构尺寸例:侧量负载力G一1 00kgf材质4 oCr。j=15k g/mm弹性模 量E=2x10k g/mm,梁的长 度乙二2 6mm梁的宽度b “1 8mm一35一/3 乙 G n一产 甲贾一胃一井一丫4bL叮= 2。7犯m/3荃2旦荃1匹 l 叼4X18x1 5=13 乙GZbhZE=13x26义1002沐18只2.72x2冰1 0一4=146 0 10一6图4是梁形压力负载传感器的结构图和它的外 形照片。它是由梁形弹性元件1,传力 杆2,受力的上 下球形板3、4,钢球5;底座6和擂件7组成。当被测 的力作用在球形板,并通过钢球和传力杆将力传给梁形弹 性元 件时,将引起弹性梁的变
7、形。力通过钢球和球形板能补偿一部分偏心载荷给测量带来的误差。在梁的上下两面粘贴了两个电阻应变片,它的连 线由弹性元件 的侧面孔 中弓出。应变片的粘贴应尽量靠近中部,宜于选用小基距应变片。三、环 形拉力负载 传感器环形弹性测量元件,如 同从薄壁 管子上切下来的一个薄壁圆坏 (图5 a ),当环的半径Rt时,面负载力又是作用在中心 线上,那 么圆环受力产生变形的应 力为: 叠 唇心6图53RnP/.2 。二:七- - 二, , :一-11一, Dt、兀/ 功功一二一一一炸夕获癸癸 、耘访显显式中R 0圆环 内外半径的平均值t圆环的厚度b圆环的宽度P负载力令R 0=R外一今;舟二K代入几外_土3Rp
8、外(1一K/2)了,_2_人 u一二L ; t二一, D t“瓦I由强度理论得:二_/3 R p外(1一K/2)了,_2 一, ,山一, 勺b吸a)兀I圆环如图示的变形人.K 阅尹l一,:一一用1 艺 图通梁形弹性元件灵敏度高,线性和滞后都能保证在0.5% 以下,而且结构简单,便于 制造。梁形弹性测量元件 和外壳采用了整体的结构。其优点是省去了一套固定梁的装置,这样可以减少 由于连接部分给测量精度带来的附加误差,并可提高传感器的测量精度。由于采用了整体的结构,材质的热处理有些困难,因此只能进行调 质处理。梁中部受力所产生的变形应 力,分布是不均匀的,是正负分布的:因此一夸卜煞卜(一书 图6是环
9、形弹性元件的结构尺寸l l l丈十十十十十 戮戮戮戮,尸尸办办/ / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / / /图6一36一例:p二 1 0okgf。=isk g f/mm,小=4 0mmb 二 10mmE=2K1 0kgf/mm,了3PR 外(1一K/2)b。/.2、 气1一J 口 I/3火1 0 0只2 0八。, 入U。00勺1 0只1匕=3.sm。,取t=4m m如 将四个应 变片 串联成半桥时=lx6义10 0只2 01 0x42x2x0.3 6x1 0一召二13
10、 5 0x10一石环形拉力负载传 感器的结 构和外 形照片如图7传感器由环形弹性侧量元件1,左右接头2和3,外壳4,刀口压板5,受 力轴6,端界7和插 头8组成。左右接头的端部开 有方槽,环形弹性元件就由刀口压板5用螺钉固定在左右接头的槽中。左接头固定在外壳上,右接头 与端界之间有较大的环形 间隙,这样环 形弹性元件1,对于固定的右面接头来说,可 以做相对的移动。在 环上粘贴 了四个电阻应变 片(图sb )中所示,应变片可 以接成 半桥或 全桥,其接线 由插头引出。为 了获得好的 线性,只有当环 的半径R。大于它 的厚 度t(R 0t),才 能得到保证。一 般设计时取二李一 李一劣。环形弹性测
11、量 元件”r一R。510“犷“一”一/一”结构简单,加工容易,精度 高,线性好。在结构上应特别注意环和接头的连接和固定方法,若连接时固定不好,不能保证两刀口压板在同一中心线上,就会带来测量误差,因此要严防 两刀口在受 力过程中引起滑移的现象。圆环在轴线上 受到拉 (压)力负载时,圆环产生变形的应 力在环 的圆周方向的分 布是不 均匀的,正负应力互相对称,如果应变片粘贴在圆环内外表面的整个圆周 上时,其输出应变几乎为零,这样就必 须使用小基距的电阻应变片,如35;3x1 0。四、试验标定1.使用的设备仪器试验标定地点北京市标准计量处环境条件温度2 0“c湿 度7 0%加载设备。.2级标准测力计测
12、 定仪器电阻应变仪PS 7/LT标定传感器 压力负载传感器FC一100,沛015拉力负载传感器FT一100烈b0202.试验方 法试验标定前将传感器在 8 0%,10 0%,1 20%的负载下预压(拉)1 0次,检查 有无异常现象,然后按额定负载 力分成1 0档,逐级加(卸)载,分别记录三次重复负 载力 的变形量,并取其三次加载 与卸载变形量的平均值。3.试验 结果现 将Fc一1 00压力 负载传感器标 定曲线(全桥接 线);F T一1 00拉力负载传感器的标一37一表1 卜万啤华禁=“!l“!“,“l刀,线性%滞回%P;尸;。p(p。一K“;。pl)2侃序号10 0160320连8 2642
13、8049641124128414 4416 0416132048 264280 496 41126128414 441仑060.00 09 160.0040 90.0D 92 1D.0 00 0160.001 140.00 3020.00123,工2 3 魂一a670.00 00490.0 16j.g一00 0 0 000 00f嗯K一123457 68 沙0.0 196891 0犷厂1 1 160 0 0160.3 3 315 9 9 90.4 4 40.7 7 725696 6 616 03 3 33 3 320 0 0320 0 0319 9 90 0 00.3 3 3工 024 00
14、0 064 00 0 04 4 4韶韶4 82 2 24 80 0 00 0 00.4 4 42323 24 4 41生4 60 0 06 6 64 2 2 2642 2 26念9 9 90 0 00.5 5 5412164 4 4256 80 0 08 8 805 5 5894.3 3 3807 7 700 8 8 80.4 4 46 46 89 8 8 8咨02 15 5 59 9 964 4 4964 4 49 09 9 90 0 00。5 5 5929296 6 657840 0 01 1 1126 6 6112石.3 3 31123 3 30.12 2 20.2 2 212 6630
15、0 0 0787 71 1 11 1 1284 4 41284 4 41280 0 00 0 00.3 3 3164 86 56 6 610 2720 0 01 1 14 44 4 414 44 4 41441 1 10 0 00.2 2 22085136 6 6129960 0 01 1 16 0连连16 04.5 5 5 5 50.13 3 3 3 32 57 44叩叩160450 0 06 0 3表2加载。*(产,)线性 滞回 P孟君ioPI(pi一Keu。Pl)2嘛8生。P飞100199.32983 97连9559369078,883980.3卸载它i鸡, 2991 9829639 7
16、4925926 887 8688 1%P ik z )序号1010 010019 9298397生9559368 978 788 39 8 010019929 839749 559 369078 78839 8 110020029839749559 36 9 178 78839801 51 0 00 039 72 088804157 6092450253吕114 94761OD61 93697 7968 996098 810 0039868940158 80247 60355804 8 3006 29 6079 7409803 00.0 25 60.06 130,0 76160.01丈20.0 8410.0615001080.002 50.08290.
