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應力集中原理有效提高力傳感器的應變水平

時間:2021-09-17 點擊次數(shù):

采用應力集中原理可以有效提高力傳感器的應變水平,說明應力集中原理提高力敏元件的應變水平是值得推廣的,多少力傳感器制造商都擠破腦汁想要改善測力傳感器應力(應變)水平應力,而應力集中原理恰好能解決這一難題。下面我們來分析一下:

測力傳感器想要達到較高的靈敏度,一般應使電阻應變片具有較高的應變水平,也就是說,貼片處的彈性體上應該存在較高的應力(應變)水平。

有兩種常用的方法來實現(xiàn)測力傳感器彈性體上貼片處的高應力(應變)水平:

(1)使彈性體整體減小尺寸,全面提高彈性體的應力(應變)水平;

(2)在貼片位置附近對彈性體進行局部弱化,使貼片位置的局部應力(應變)水平提高,而在彈性體其他部分幾乎不變。

這兩種方法都能提高補片部位的應力(應變)水平,但對彈性體的整體性能來說,局部弱化彈性體的效果要好于整體減小彈性體的尺寸。由于局部弱化彈性體不僅可以提高貼片部位的應力(應變)水平,而且使彈性體整體保持較高的強度和剛度,有利于提高傳感器的性能和使用效果。

彈性體局部弱化提高貼片部位應力(應變)水平的原理是:彈性體局部弱化,導致局部應力集中,使應力集中處的應力(應變)水平明顯高于彈性體其他部位,電阻器在應力集中的位置粘貼電阻器后,便可測量高應變水平液位傳感器。

本地應力(應變)集中的方法常用于力傳感器的設計,特別是梁式測力傳感器(如曲梁式和剪切梁式測力傳感器)的彈性體設計中。局域應力(應變)集中法應用較成功的測力傳感器。測力傳感器是通過檢測梁式彈性體上的剪應力(剪應變)來實現(xiàn)的。

梁式構件的抗彎強度是主要問題。當單梁滿足彎曲強度時,剪切強度一般是裕量較大。盲孔靠近中性層時,截面上腹板的剪應力(剪應變)顯著增加,截面上的彎曲應力增加較小。所以,在剪切梁彈性體中應用局部應力集中后,可檢測到的剪應變大大提高,使測力傳感器的靈敏度明顯提高,但對整體梁的彎曲強度影響很小,使整個梁保持了較好的強度和剛度。

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