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应力集中原理有效提高力传感器的应变水平

时间:2021-09-17 点击次数:

采用应力集中原理可以有效提高力传感器的应变水平,说明应力集中原理提高力敏元件的应变水平是值得推广的,多少力传感器制造商都挤破脑汁想要改善测力传感器应力(应变)水平应力,而应力集中原理恰好能解决这一难题。下面大家来分析一下:

测力传感器想要达到较高的灵敏度,一般应使电阻应变片具有较高的应变水平,也就是说,贴片处的弹性体上应该存在较高的应力(应变)水平。

有两种常用的方法来实现测力传感器弹性体上贴片处的高应力(应变)水平:

(1)使弹性体整体减小尺寸,全面提高弹性体的应力(应变)水平;

(2)在贴片位置附近对弹性体进行局部弱化,使贴片位置的局部应力(应变)水平提高,而在弹性体其他部分几乎不变。

这两种方法都能提高补片部位的应力(应变)水平,但对弹性体的整体性能来说,局部弱化弹性体的效果要好于整体减小弹性体的尺寸。由于局部弱化弹性体不仅可以提高贴片部位的应力(应变)水平,而且使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。

弹性体局部弱化提高贴片部位应力(应变)水平的原理是:弹性体局部弱化,导致局部应力集中,使应力集中处的应力(应变)水平明显高于弹性体其他部位,电阻器在应力集中的位置粘贴电阻器后,便可测量高应变水平液位传感器。

本地应力(应变)集中的方法常用于力传感器的设计,特别是梁式测力传感器(如曲梁式和剪切梁式测力传感器)的弹性体设计中。局域应力(应变)集中法应用较成功的测力传感器。测力传感器是通过检测梁式弹性体上的剪应力(剪应变)来实现的。

梁式构件的抗弯强度是主要问题。当单梁满足弯曲强度时,剪切强度一般是裕量较大。盲孔靠近中性层时,截面上腹板的剪应力(剪应变)显著增加,截面上的弯曲应力增加较小。所以,在剪切梁弹性体中应用局部应力集中后,可检测到的剪应变大大提高,使测力传感器的灵敏度明显提高,但对整体梁的弯曲强度影响很小,使整个梁保持了较好的强度和刚度。

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