專利名稱：附著式測力傳感器的制作方法
附著式測力傳感器
技術領塽
本發(fā)明涉及一種測力傳感器，尤其是一種利用附著同步變形的原 理將被測構件的受力變形轉換成傳感器的變形，從而間接的測試構件 的受力情況的測力傳感器。
背景技術：
目前，構件的承載測試需要在現(xiàn)場進行，須在受力構件上進行 打磨、清洗、貼應變片以及組橋等工作，構件的承載現(xiàn)場測試非常復 雜，而且許多構件無法安裝常規(guī)傳感器進行測試?，F(xiàn)場貼應變片帶來 的測試誤差大，另外，模擬標定及相似轉換時會帶來的誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要提供一種附著式測力傳感器，該該傳感器通過不同 的應變片的粘貼與組橋方式進行拉、壓力和彎曲力的測試，使得測試 范圍更加廣泛，并可大大降低扭矩測試的現(xiàn)場工作，使得現(xiàn)場測試更 容易進行，而且具有測試精度高等特點。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是 一種附著式測力傳感 器。其特點是彈性體主梁兩端設有左、右安裝端，中間開有結構孔， 結構孔中間設有應變梁，且彈性體主梁，左、右安裝端，應變梁均為 軸線對稱的矩形結構，左、右安裝端中間分別開有第一，二安裝孔； 結構孔、應變梁、第一，二安裝孔位于同一軸線上；應變梁上、下二
4個面上分別粘貼電阻應變片。
左、右安裝端的矩形結構寬度B =10-50 mm,厚度H-B/(2-3)， 長度L二B，外端面至安裝孔中心位置距離L^L/2。
彈性體主梁的矩形結構寬度( 2 / 3 ) (3 / 4 ) B,厚 度H產(chǎn)(1 / 2 ) (1 / 3 ) H，長度L產(chǎn)(3-8) B，端面至結構孔 中心位置距離L^IV2。應變梁寬度b= 4 6 mm;結構孔0)2= (2 / 3 ) (3 / 4 ) B1o
當測試拉、壓載荷時，應變梁上、下二個面中的A面上粘貼第一 電阻應變片Rl和第二電阻應變片R2，并垂直布置；B面上粘貼第三 電阻應變片R3和第四電阻應變片R4，并垂直布置。
當測試彎曲載荷時，應變梁上、下二個面中的A面粘貼第一電阻 應變片Rl和第三電阻應變片R3，并平行布置；B面上粘貼第二電阻 應變片R2和第四電阻應變片R4，并平行布置。
本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明利用附著同步變形的原理將被測構 件的受力變形轉換成傳感器的變形，從而間接的測試構件的受力情 況。本發(fā)明具有以下特點
(1) 利用結構孔與應變梁的特殊結構將傳感器的主要變形集中在 應變梁上，其應力水平要高于傳感器其它部位。并在應變片的貼 片位置具有均勻的應力狀態(tài)。
(2) 該傳感器通過不同的應變片的粘貼與組橋方式可以進行拉、壓 力和彎曲力的測試，使得測試范圍更加廣泛。
(3) 大大降低了構件的承載測試的現(xiàn)場工作，無須在受力構件上進行打磨、清洗、貼應變片以及組橋等工作，使得現(xiàn)場測試更容易 進行。
(4) 傳感器可以標準化制作。避免了現(xiàn)場貼應變片使帶來的測試誤 差。
(5) 解決了許多構件因無法安裝常規(guī)傳感器進行測試的技術難題。
(6) 傳感器的標定工作可以標準化?，F(xiàn)在的傳感器標定只需對傳感 器加上標準載荷相應得到其輸出值即可，使得測試精度大大提高。改 進了由原來模擬標定及相似轉換時帶來的誤差。
(7) 傳感器的現(xiàn)場安裝簡易方便。


圖1是構件在P力作用下產(chǎn)生變形前的示意圖2是構件在P力作用下產(chǎn)生變形后的示意圖3是本發(fā)明的結構立體示意圖4是本發(fā)明的結構主視圖5是圖4的俯視圖6是應變梁上、下A面和B面示意圖7是拉、壓載荷應變片布置示意圖8是彎曲載荷應變片布置示意圖9是測試電路(電橋)原理圖。
具體實施例方式
下面結合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步的說明。 本發(fā)明利用附著同步變形的原理將被測構件的受力變形轉換成傳感器的變形，從而間接的測試構件的受力情況。工作原理如圖l， 2所示根據(jù)力學原理可以知道在P力的作用下構件產(chǎn)生變形，其變 形量為AL。其值為
△ L= (PXL) / (EXF)
AL——在力作用下的變形量 P——作用力
L——構件某部位原始長度
E——構件材料的彈性模量
F——構件承受P載荷的截面 由于傳感器與構件同步變形，所以傳感器的變形量與構件一致。艮P: AL/二 (P、L1) / (^XF1)
P——作用力
L1——傳感器工作長度
E1——傳感器的彈性模量
F1——傳感器承受P載荷的截面 由方程轉換可以得到 (PXL) / (EXF) = (P、L1) / (EXF1) VP/F二 o同時構件與傳感器彈性體的E相同 ...o 1 =o XL/ L1
即傳感器的應力值將被放大L/ i;倍。
如圖3至圖5所示，本發(fā)明的附著式測力傳感器，包括彈性體 主梁l，左、右安裝端2， 3。該傳感器采用常用的傳感器彈性元件的
7材料。彈性體主梁l兩端有左、右安裝端2， 3,中間開有結構孔①2， 結構孔①2中間設有應變梁4，且彈性體主梁l，左、右安裝端2， 3, 應變梁4均為軸線對稱的矩形結構，左、右安裝端l， 2中間分別開 有第一，二安裝孔O,、 cD3;結構孔0>2、應變梁、第一，二安裝孔O u①3位于同一軸線上。
左、右安裝端2， 3軸線對稱。左、右安裝端2， 3結構對稱。與 測試構件連接部位用螺栓與測試構件連。當結構件不允許打安裝螺紋 孔時也可以用粘結劑粘結。左、右安裝端2， 3的矩形結構寬度B =10-50 mra，厚度H二B/(2-3)，長度L=B,外端面至安裝孔中心位置 距離K/2。
彈性體主梁1的矩形結構寬度B產(chǎn)(2 / 3 ) - ( 3 / 4 ) B，厚 度H產(chǎn)(1 / 2 ) - ( 1 / 3 ) H，長度L產(chǎn)(3-8) B, 端面至結構孔 。2中心位置距離"=IV2。
應變梁4寬度b二4 6mm;結構孔0)2= (2 / 3) (3 / 4) Bi利用結構孔①2實現(xiàn)將主要變形集中在應變梁4上，并使應變梁4 有較高的應力狀態(tài)，圓形孔的設計使得應變梁4的中間(貼應變片的 位置)應力狀態(tài)均勻。
應變梁4一傳感器彈性體應變梁。在整個傳感器的結構中其受 力截面遠遠小于其它部位的受力截面，將承受傳感器的變形。如圖6 所示，在應變梁的上、下A面和B面上粘貼電阻應變片。
如圖7所示，當測試拉、壓載荷時，應變梁4上、下二個面中的 A面上粘貼第一電阻應變片Rl和第二電阻應變片R2，并垂直布置；B面上粘貼第三電阻應變片R3和第四電阻應變片R4，并垂直布置； 所述第一電阻應變片(Rl)與第三電阻應變片(R3)方向相同，第二 電阻應變片(R2)與第四電阻應變片(R4)方向相同)。
如圖8所示，當測試彎曲載荷時，應變梁4上、下二個面中的A 面粘貼第一電阻應變片Rl和第三電阻應變片R3，并與軸線平行布置； B面上粘貼第二電阻應變片R2和第四電阻應變片R4，并與軸線平行 布置。
如圖9所示，第一電阻應變片Rl和第二電阻應變片R2串聯(lián)連接 后與第三電阻應變片R3和第四電阻應變片R4串聯(lián)連接后并聯(lián)連接。 本發(fā)明的附著式測力傳感器工作原理
傳感器用螺栓或粘結等方式附著在受力構件上。當受力構件在 載荷作用下產(chǎn)生變形時，傳感器隨著一起變形。由于傳感器的應變梁 處的截面遠遠小于其它截面，所以認為傳感器的變形集中在應變梁 處，因此o1 = o XL/ i;公式成立。該傳感器不僅能測試構件的受載 情況，還具有應力的放大作用。
權利要求
1.一種附著式測力傳感器，包括彈性體主梁，其特征在于所述彈性體主梁(1)兩端設有左、右安裝端(2，3)，中間開有結構孔(Φ2)，結構孔(Φ2)中間設有應變梁(4)，且彈性體主梁(1)，左、右安裝端(2，3)，應變梁(4)均為軸線對稱的矩形結構，左、右安裝端(2，3)中間分別開有第一，二安裝孔(Φ1、Φ3)；結構孔(Φ2)、應變梁(4)、第一、二安裝孔(Φ1、Φ3)位于同一軸線上；應變梁(4)上、下二個面(A，B)上分別粘貼電阻應變片。
2. 根據(jù)權利要求l所述的附著式測力傳感器，其特征在于所述左、 右安裝端(2， 3)的矩形結構寬度B =10-50 mm，厚度^B/(2-3)， 長度1^B，外端面至安裝孔中心位置距離L^L/2。
3. 根據(jù)權利要求1所述的附著式測力傳感器，其特征在于所述彈 性體主梁(1)的矩形結構寬度B產(chǎn)(2 / 3 ) (3 / 4 ) B，厚度 H產(chǎn)(1 / 2 ) (1 / 3 ) H，長度L產(chǎn)(3-8) B， 端面至結構孔(cD2)中心位置距離"=IV2。
4. 根據(jù)權利要求1所述的附著式測力傳感器，其特征在于所述應 變梁(4)寬度b二4 6mm;結構孔0>2= ( 2 / 3 ) (3 / 4 ) B"
5. 根據(jù)權利要求1所述的附著式測力傳感器，其特征在于當測試 拉、壓載荷時，所述應變梁(4)上、下二個面中的A面上粘貼第一 電阻應變片(Rl)和第二電阻應變片(R2)，并垂直布置；B面上粘 貼第三電阻應變片(R3)和第四電阻應變片(R4)，并垂直布置；所述第一電阻應變片(Rl)與第三電阻應變片(R3)方向相同，第二電 阻應變片(R2)與第四電阻應變片(R4)方向相同)。
6.根據(jù)權利要求1所述的附著式測力傳感器，其特征在于當測試 彎曲載荷時，所述應變梁(4)上、下二個面中的A面粘貼第一電阻 應變片(Rl)和第三電阻應變片(R3)，并與軸線平行布置；B面上 粘貼第二電阻應變片(R2)和第四電阻應變片(R4)，并與軸線平行
全文摘要
本發(fā)明涉及一種附著式測力傳感器，包括彈性體主梁，彈性體主梁兩端設有左、右安裝端，中間開有結構孔，結構孔中間設有應變梁，且彈性體主梁，左、右安裝端，應變梁均為軸線對稱的矩形結構，左、右安裝端中間分別開有第一，二安裝孔；結構孔、應變梁、第一、二安裝孔位于同一軸線上；應變梁上、下二個面上分別粘貼電阻應變片。本發(fā)明利用附著同步變形的原理將被測構件的受力變形轉換成傳感器的變形，從而間接的測試構件的受力情況，解決了許多構件因無法安裝常規(guī)傳感器進行測試的技術難題。傳感器標定只需對傳感器彈性體加上標準載荷相應得到其輸出值即可，使得測試精度大大提高。改進了由原來模擬標定及相似轉換時帶來的誤差。
文檔編號G01L1/20GK101603865SQ20091005498
公開日2009年12月16日 申請日期2009年7月17日 優(yōu)先權日2009年7月17日
發(fā)明者夏蔭陪, 沈旭棟, 鋼 石, 胡颯英, 金澤敏, 陳欣晶 申請人:上海應用技術學院