[實(shí)用新型]可測(cè)量表面應(yīng)變橫向偏導(dǎo)的橫向偏差全橋全叉指型金屬應(yīng)變片有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201520610106.3 | 申請(qǐng)日： | 2015-08-13 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN204924170U | 公開(kāi)（公告）日： | 2015-12-30 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 張端 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 浙江工業(yè)大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | G01B7/16 | 分類號(hào)： | G01B7/16 |
| 代理公司： | 杭州斯可睿專利事務(wù)所有限公司 33241 | 代理人： | 王利強(qiáng) |
| 地址： | 310014 浙江省杭州市*** | 國(guó)省代碼： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 可測(cè)量 表面 應(yīng)變 橫向 偏差 全橋全叉指型 金屬 | ||
技術(shù)領(lǐng)域
本實(shí)用新型涉及傳感器領(lǐng)域，尤其是一種金屬應(yīng)變片。
背景技術(shù)
金屬電阻應(yīng)變片的工作原理是電阻應(yīng)變效應(yīng)，即金屬絲在受到應(yīng)變作用時(shí)，其電阻隨著所發(fā)生機(jī)械變形(拉伸或壓縮)的大小而發(fā)生相應(yīng)的變化。電阻應(yīng)變效應(yīng)的理論公式如下:
其中R是其電阻值，ρ是金屬材料電阻率，L是金屬材料長(zhǎng)度，S為金屬材料截面積。金屬絲在承受應(yīng)變而發(fā)生機(jī)械變形的過(guò)程中，ρ、L、S三者都要發(fā)生變化，從而必然會(huì)引起金屬材料電阻值的變化。當(dāng)金屬材料被拉伸時(shí)，長(zhǎng)度增加，截面積減小，電阻值增加；當(dāng)受壓縮時(shí)，長(zhǎng)度減小，截面積增大，電阻值減小。因此，只要能測(cè)出電阻值的變化，便可知金屬絲的應(yīng)變情況。由式(1)和材料力學(xué)等相關(guān)知識(shí)可導(dǎo)出金屬材料電阻變化率公式
其中ΔR為電阻變動(dòng)量，ΔL為金屬材料在拉力或者壓力作用方向上長(zhǎng)度的變化量，ε為同一方向上的應(yīng)變常常稱為軸向應(yīng)變，K為金屬材料應(yīng)變靈敏度系數(shù)。
在實(shí)際應(yīng)用中，將金屬電阻應(yīng)變片粘貼在傳感器彈性元件或被測(cè)機(jī)械零件的表面。當(dāng)傳感器中的彈性元件或被測(cè)機(jī)械零件受作用力產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)，粘貼在其上的應(yīng)變片也隨之發(fā)生相同的機(jī)械變形，引起應(yīng)變片電阻發(fā)生相應(yīng)的變化。這時(shí)，電阻應(yīng)變片便將力學(xué)量轉(zhuǎn)換為電阻的變化量輸出。
但是有時(shí)我們也需要了解工件應(yīng)變的偏導(dǎo)數(shù)，比如下面有三種場(chǎng)合，但不限于此三，需要用到工件表面應(yīng)變偏導(dǎo)數(shù)：
第一，由于工件形狀突變處附近會(huì)出現(xiàn)應(yīng)變集中，往往成為工件首先出現(xiàn)損壞之處，監(jiān)測(cè)形狀突變處附近的應(yīng)變偏導(dǎo)數(shù)，可直觀的獲取該處應(yīng)變集中程度。
第二，建筑、橋梁、機(jī)械設(shè)備中受彎件大量存在，材料力學(xué)有關(guān)知識(shí)告訴我們，彎曲梁表面軸向應(yīng)變與截面彎矩成正比，截面彎矩的軸向偏導(dǎo)數(shù)與截面剪應(yīng)變成正比，也就是可以通過(guò)表面軸向應(yīng)變的軸向偏導(dǎo)數(shù)獲知截面剪應(yīng)變，而該剪應(yīng)變無(wú)法用應(yīng)變片在工件表面直接測(cè)量到；
第三，應(yīng)用彈性力學(xué)研究工件應(yīng)變時(shí)，內(nèi)部應(yīng)變決定于偏微分方程，方程求解需要邊界條件，而工件表面應(yīng)變偏導(dǎo)數(shù)就是邊界條件之一，這是一般應(yīng)變片無(wú)法提供的。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服已有金屬應(yīng)變片無(wú)法檢測(cè)應(yīng)變偏導(dǎo)的不足，本實(shí)用新型提供一種既能測(cè)量應(yīng)變更能有效檢測(cè)表面應(yīng)變軸向一階和二階偏導(dǎo)的可測(cè)量表面應(yīng)變橫向偏導(dǎo)的橫向偏差全橋全叉指型金屬應(yīng)變片。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：
一種可測(cè)量表面應(yīng)變橫向偏導(dǎo)的橫向偏差全橋全叉指型金屬應(yīng)變片，包括基底，所述金屬應(yīng)變片還包括四個(gè)敏感柵，每個(gè)敏感柵的兩端分別連接一根引出線，所述基底上固定所述四個(gè)敏感柵；
每一敏感柵包括敏感段和過(guò)渡段，所述敏感段的兩端為過(guò)渡段，所述敏感段呈細(xì)長(zhǎng)條形，所述過(guò)渡段呈粗短形，所述敏感段的電阻遠(yuǎn)大于所述過(guò)渡段的電阻，相同應(yīng)變狀態(tài)下所述敏感段的電阻變化值遠(yuǎn)大于所述過(guò)渡段的電阻變化值，所述過(guò)渡段的電阻變化值接近于0；
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